Sono passati quasi 400 anni da quando lo scienziato inglese William Harvey ha scoperto la circolazione sanguigna e ancora ci sono molte cosa da capire su uno dei sistemi fondamentali dell’organismo umano come il sistema cardiovascolare. Ad esempio la particolare capacità dei vasi sanguigni, che tutti almeno qualche volta abbiamo sperimentato, di riformarsi dopo una ferita, aveva un’origine non ben chiara. Almeno fino a poco tempo fa, quando il team di ricercatori dell’Instituto Gulbenkian de Ciência in Portogallo, guidati da Sergio Dias e Francisco Caiado, ha condotto a termine un intenso programma di ricerca e ha pubblicato i risultati sulla rivista on line Public Library of Science.
Abbiamo raggiunto Caiado e Dias per farci spiegare i particolari e le implicazioni di questi studi.
Quali erano le principali ipotesi in campo per spiegare il meccanismo di formazione dei vasi sanguigni?
Ci sono due vie principali di formazione dei vasi sanguigni: angiogenesi e vascologenesi. L’angiogenesi è il processo per il quale nuovi vasi sanguigni sono formati dall’attivazione e proliferazione di cellule endoteliali esistenti. La vascologenesi è il processo nel quale i nuovi vasi sanguigni sono formati per differenziazione di cellule progenitrici dei tessuti in vasi sanguigni funzionali.
Questi due processi possono avvenire contemporaneamente sia negli adulti che nello sviluppo degli embrioni.
Come siete arrivati alla vostra ipotesi sul ruolo della proteina Notch?
Il ruolo del segnale Notch nella formazione dei vasi sanguigni è stato implicato in diversi studi, la maggior parte dei quali ha indicato che la mancanza della proteina Notch o dei suoi ligandi (nelle cellule endoteliali) produce anormalità nei vasi sanguigni. Tuttavia, il ruolo di queste proteine nei confronti delle cellule progenitrici durante la vascologenesi non era ancora chiaro. Sembra probabile che queste proteine possano essere un regolatore della funzione delle cellule progenitrici e, di conseguenza, della formazione dei vasi sanguigni.
Come avete fatto a provare la validità di questa ipotesi?
Il ruolo della proteina Notch sulle cellule progenitrici durante la vascologenesi è stato valutato usando sostanze che inibivano o attivavano la via cellulare Notch. In questo modo siamo riusciti a stabilire la sua capacità di partecipare al processo vascologenico: il blocco della via Notch portava a una diminuzione della funzione vascologenica, mentre la sua attivazione la migliorava.
Avete collaborato con altri gruppi, con università, con istituti ospedalieri?
Questo lavoro è stato condotto principalmente con l’Istituto Portoghese di Oncologia (IPO- CIPM), l’Istituto Gulbenkian per la Scienza (IGC) e l’Istituto di Medicina Molecolare (IMM).
Quali sono le principali applicazioni prevedibili? Riguardano più le conseguenze di traumi, o quelle di particolari malattie?
Le applicazioni sono più direttamente collegate alle ferite della pelle, in conseguenza di traumi o come effetti collaterali di specifiche malattie, quali il diabete.
Sarà possibile trovare applicazioni anche in situazioni di malformazioni congenite?
No, è difficile prevedere applicazioni nelle malformazioni congenite, anche se una più approfondita conoscenza della via Notch potrebbe portare a simili applicazioni in futuro.
Quale di queste applicazioni richiederà minor tempo di sperimentazione per essere realizzata nella pratica medica?
L’applicazione più probabile sembrerebbe l’utilizzo di cellule precursore derivate dal midollo osseo per aiutare la guarigione delle ferite nei pazienti con ferite da trauma o di origine diabetica.
Un’altra possibile applicazione potrebbe essere la modulazione della via cellulare Notch su queste cellule prima del trapianto su tessuti feriti.
La struttura dei vasi sanguigni è uno degli esempi spesso citati come applicazione della geometria dei frattali alla conoscenza delle forme biologiche: si tratta solo di una immagine suggestiva o è un paradigma utilizzato nella ricerca e vantaggioso sul piano conoscitivo? Nella vostra ricerca (che è di tipo biochimico) ha avuto, o potrebbe avere qualche influsso?
I vasi sanguigni sono difficili da studiare nel corpo umano, perché la vascolarizzazione è molto complessa, altamente articolata, con una struttura ad albero inserita in tessuti tridimensionali
opachi. È perciò necessario impiegare approcci diversi per studiare questa struttura.
La moderna matematica frattale è usata in modo interessante per misurare e modellare la stimolazione e l’inibizione morfologica della crescita dei vasi sanguigni da parte dei regolatori molecolari dell’angiogenesi.
Quindi, sebbene non abbia avuto nessun ruolo diretto in questo studio, la matematica frattale potrebbe essere d’aiuto nella comprensione della formazione dei vasi sanguigni, se abbinata alle normali tecniche di raffigurazione dei vasi stessi.
