Vimal Selvaraj, professore associato di scienze animali alla Cornell University, è diventato il protagonista di una mini rivoluzione scientifica dopo la pubblicazione di un suo articolo sul Journal of Biological Chemistry. Rivoluzione centrata sulla confutazione del coinvolgimento di una proteina nella via di sintesi degli steroidi.
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| Vimal Selvaraj e Lan Tu (Cornell University) |
La proteina è la TSPO e il pathway coinvolto è quello che vede il colesterolo come uno degli attori principali. In estrema sintesi, il colesterolo, oltre ad essere un elemento essenziale della membrana cellulare animale, è il mattone di partenza per la sintesi degli ormoni steroidei (testosterone, estrogeni e cortisolo); tuttavia per essere trasformato deve prima attraversare due membrane mitocondriali, e per farlo ha bisogno dell'aiuto di un "trasportatore".
L'assunto finora incontrastato identificava nella TSPO il trasportatore, rendendolo quindi il bersaglio principale su cui disegnare farmaci specifici per ripristinare vie ormonali deficitarie in una delle vie biosintetiche sotto raffigurate.
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| Il colesterolo come punto di partenza per molte vie biosintetiche(©wikimedia) |
Una teoria sostanziata da centinaia
di articoli scientifici ottenuti principalmente dallo studio di linee
cellulari. Quasi assenti invece gli esperimenti su animali in quanto
dati precedenti avevano indicato che topi privi del gene TSPO non
sopravvivevano oltre lo stadio embrionale, rendendo di fatto inutile
ogni sperimentazione.
Ed è in quest'ultimo punto che lo studio di Selvaraj ha scoperto l'errore.
Avendo la necessità di validare alcuni dati in vivo si trovò di fronte al problema di come fare dato che l'animale "ideale" sarebbe stato quello knock-out (vale a dire privato delle due copie geniche) per la proteina TSPO. Ma se la mutazione è letale embrionale il test non è chiaramente fattibile. Per aggirare il problema pensò intelligentemente di fare un knock-out tessuto specifico, limitato alle sole cellule di Leydig, una modificazione che avrebbe dovuto generare topi privi di tale proteina solo nelle cellule testicolari. I topi sarebbero così sopravvissuti alla fase embrionale e gli adulti sarebbero sarebbero stati sani ma, ovviamente, sterili (le cellule di Leydig sono le principali produttrici di testosterone). Questo se la teoria standard sulla funzione del TSPO fosse stata corretta.
Avendo la necessità di validare alcuni dati in vivo si trovò di fronte al problema di come fare dato che l'animale "ideale" sarebbe stato quello knock-out (vale a dire privato delle due copie geniche) per la proteina TSPO. Ma se la mutazione è letale embrionale il test non è chiaramente fattibile. Per aggirare il problema pensò intelligentemente di fare un knock-out tessuto specifico, limitato alle sole cellule di Leydig, una modificazione che avrebbe dovuto generare topi privi di tale proteina solo nelle cellule testicolari. I topi sarebbero così sopravvissuti alla fase embrionale e gli adulti sarebbero sarebbero stati sani ma, ovviamente, sterili (le cellule di Leydig sono le principali produttrici di testosterone). Questo se la teoria standard sulla funzione del TSPO fosse stata corretta.
Ma i risultati furono negativi, nel senso che i topi erano si vitali ma erano anche fertili. Il dato fece sorgere qualche dubbio nei ricercatori che decisero di ritestare l'assunto generale, cioè il fatto che la mutazione knock-out (KO) fosse effettivamente letale embrionale .
Risultato, i topi TSPO KO (quindi mutati in tutte le cellule e non solo nelle cellule di Leydig) oltre a nascere vivi e a non presentare anomalie evidenti, erano in grado di generare prole; chiara indicazione che la sintesi degli ormoni steroidei non viene alterata dalla assenza di TSPO.
Risultato, i topi TSPO KO (quindi mutati in tutte le cellule e non solo nelle cellule di Leydig) oltre a nascere vivi e a non presentare anomalie evidenti, erano in grado di generare prole; chiara indicazione che la sintesi degli ormoni steroidei non viene alterata dalla assenza di TSPO.
Diverse le possibili spiegazioni, tra cui la più semplice è che TSPO esplica una funzione ridondante (coperta da altre proteine) o che i precedenti studi sui topi fossero viziati da caratteristiche genetiche specifiche del ceppo murino usato. Nella peggiore delle ipotesi, la funzione di TSPO non ha nulla (o solo incidentalmente a che fare) con il trasporto del colesterolo e allora ci la domanda d'obbligo è quale sia la sua funzione soprattutto alla luce del fatto che si tratta di biomarcatore utile non solo in alcune patologie nervose ma anche in molti tipi di tumori.
Unica certezza è che tutti gli studi che in questi anni hanno usato il TSPO come target per sviluppare terapie contro l'infertilità e l'iperplasia congenita del surrene, non avevano grosse possibilità di successo dato che miravano al bersaglio sbagliato.
Nota. Non è superfluo sottolineare come questo caso sia paradigmatico dell'importanza della sperimentazione animale (fatta in maniera ripetuta e su più modelli) dato che i sistemi in vitro e le colture cellulari non sono in grado di catturare la complessità degli organismi. Ripeto. I dati ottenuti dalle colture cellulari hanno completamente mancato di identificare la complessità sottostante. Non si sarebbe mai potuto scoprire che la proteina TSPO era un target terapeutico errato se Selvaraj non avesse insistito nel voler usare un modello animale.L'elemento positivo di questa storia è la capacità della scienza di autocorreggersi anche quando gli attori in gioco sono "asimmetrici": guru ed estabilishment da una parte e giovani ricercatori motivati dall'altra (sul tema "controlli interni nella scienza vedi anche questo articolo)
I risultati sono stati presentati nel 2014 al Congresso Internazionale di Endocrinologia dove gli autori sono stati premiati per il contributo eccezionale fornito alla conoscenza sull'argomento.
Fonti
- Peripheral Benzodiazepine Receptor/Translocator Protein Global Knockout Mice are Viable with no Effects on Steroid Hormone Biosynthesis
Lan N. Tu et al, J. Biol. Chem. (2014)
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