Una ricerca condotta congiuntamente da Cnr-Isc e Sapienza Università di Roma ha rivelato che le cellule staminali sviluppano un ‘albero genealogico’ regolato da un flusso invisibile di informazione. Attraverso l’applicazione di un concetto della fisica, l”inheritance entropy’ (entropia da eredità), gli scienziati sono riusciti a misurare per la prima volta questo fenomeno. Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista PRX Life dell’American Physical Society, apre scenari inediti nella comprensione dell’invecchiamento cellulare, della rigenerazione dei tessuti e di patologie complesse come i tumori. Le forti variazioni nel comportamento delle cellule staminali scheletriche non dipendono dal caso, ma da una precisa memoria biologica. Lo dimostra il nuovo studio firmato dall’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isc) e da Sapienza Università di Roma. La ricerca evidenzia come le cellule siano capaci di trasmettere alle generazioni successive informazioni cruciali che influenzano la loro futura capacità di dividersi o di arrestarsi. Il cuore della scoperta ruota attorno a un concetto mutuato dalla fisica: l”inheritance entropy’ (entropia da eredità). Quando una cellula staminale si divide, genera una discendenza del tutto simile ai rami di un albero genealogico. Alcuni rami continuano a proliferare rapidamente, mentre altri interrompono la crescita dopo poche generazioni. Fino ad oggi la scienza non era riuscita a chiarire se questo blocco fosse un evento casuale o l’effetto di un programma biologico predeterminato. I dati appena pubblicati dimostrano che il destino proliferativo di una cellula è strettamente legato alla sua storia familiare. “La chiave di questa scoperta risiede nel calcolo dell’entropia, un concetto che in fisica misura il grado di disordine di un sistema”, spiega Andrea Cavagna (Cnr-Isc), tra gli autori dello studio. “Abbiamo scoperto che in certi punti dell’albero genealogico si attiva una modificazione epigenetica– cioè un cambiamento che influenza il comportamento cellulare senza alterare il DNA- che agisce come un conto alla rovescia biologico per tutti i futuri discendenti”. Questa sorta di ‘interruttore’ non blocca subito la crescita, ma agisce con un effetto ritardato: la cellula continua a dividersi per alcune generazioni, ma la sua discendenza finisce progressivamente per fermarsi. “Questo intervallo di tempo crea uno schema altamente organizzato all’interno della colonia- continua Cavagna- È proprio questo surplus di ordine a ridurre l’entropia, dimostrando che la crescita delle staminali segue regole molto più strutturate del previsto, guidate da una memoria ancestrale e non dal caso”. La scoperta promette importanti ricadute nella medicina rigenerativa e nello studio dell’invecchiamento dei tessuti. Inoltre, lo strumento dell’entropia ereditaria potrà essere applicato in futuro nella ricerca oncologica, per verificare se la resistenza ai farmaci sviluppata da alcune cellule tumorali segua una linea ereditaria analoga all’interno del loro albero genealogico.
Marco Melandri
