Come guariscono le ferite e crescono i tumori
Esistono notevoli parallelismi tra la guarigione delle ferite cutanee e la crescita del cancro. Per comprenderne i meccanismi, oltre alla ricerca con le colture cellulari, sono necessari esperimenti sugli animali.
Un movimento incauto mentre si tagliano le cipolle e un taglio netto orna il dito indice sinistro. Sanguina e fa male. Probabilmente è successo alla maggior parte delle persone prima o poi. Fortunatamente, una ferita del genere spesso guarisce nel giro di una settimana. Tuttavia, non tutte le ferite guariscono così rapidamente e senza problemi. Le ferite possono infettarsi dopo un'operazione, ad esempio, e molte persone anziane soffrono di ferite croniche che non guariscono. Oppure le ferite guariscono, ma rimangono cicatrici antiestetiche.
La guarigione delle ferite è la principale area di ricerca di Sabine Werner. La professoressa dell'ETH è una biochimica di formazione ed è interessata ai meccanismi molecolari che avvengono nelle cellule durante la guarigione delle ferite e la formazione delle cicatrici. Una pietra miliare nella sua ricerca fino ad oggi è stata la capacità di dimostrare come uno specifico fattore di crescita cellulare sia coinvolto in modo cruciale nel controllo della guarigione delle ferite: l'attivina. Questo fattore non solo gioca un ruolo chiave nella guarigione delle ferite, ma anche nello sviluppo del cancro.
Questa ricerca è iniziata con esperimenti sugli animali. Diversi anni fa, Werner stava cercando nei topi le molecole che vengono prodotte in misura crescente durante la guarigione delle ferite e la crescita dei tumori. Si è imbattuta nell'activina. Ha quindi utilizzato esperimenti su colture cellulari per studiare i meccanismi di funzionamento di questo fattore. E sempre nei topi, è riuscita a dimostrare che la giusta quantità di activina e il giusto momento sono importanti per la normale guarigione delle ferite. Se il fattore viene bloccato nei topi, le ferite guariscono in modo significativamente peggiore. Se invece le cellule producono molta activina, le ferite guariscono più velocemente, mentre se ne viene prodotta troppa si formano cicatrici più grandi.
"Per ottenere i migliori risultati in biomedicina, è necessario combinare il maggior numero possibile di tecnologie".Sabine Werner
"In realtà, ho sempre voluto fare ricerca in provetta e non con gli animali", dice. Ma si è subito resa conto che se voleva davvero capire la guarigione delle ferite, avrebbe dovuto condurre ricerche sugli animali. E se vuole che i suoi risultati di ricerca vadano a beneficio dei pazienti con disturbi della guarigione delle ferite, deve lavorare a stretto contatto con i medici degli ospedali".
Fuori controllo
In esperimenti condotti su topi con piccoli tumori della pelle, Werner è riuscito a dimostrare che l'aumento delle quantità di attivina stimola anche la crescita del tumore e che le cellule tumorali invadono sempre più i tessuti vicini. "Molti degli stessi processi biochimici e cellulari hanno luogo durante la guarigione delle ferite e lo sviluppo di molti tipi di cancro", spiega l'ETH. "Nella guarigione delle ferite, si arrestano non appena la ferita viene chiusa. Nel cancro, invece, vanno fuori controllo e i tumori maligni utilizzano i meccanismi di guarigione delle ferite per guidare la propria crescita".
Grazie alla collaborazione con i dermatologi degli Ospedali universitari di Zurigo e Losanna, Werner ha anche ricevuto ripetutamente biopsie di pazienti con cancro della pelle. Negli esperimenti condotti su questo tessuto, è riuscita a dimostrare che l'attivina viene prodotta in quantità eccessiva anche nei tumori in crescita aggressiva e che attiva gli stessi processi biochimici. "Per ottenere i migliori risultati in biomedicina, è necessario combinare il maggior numero di tecnologie possibile"spiega Werner. "Dobbiamo studiare i meccanismi nei tessuti umani, cioè nelle biopsie, in buoni modelli di coltura cellulare con cellule umane e anche negli animali".
Gli scienziati di tutto il mondo stanno investendo molto per ottimizzare e migliorare i modelli di coltura cellulare. Anche Werner è coinvolto in queste ricerche attraverso il progetto interdisciplinare svizzero di ricerca sulla pelle SKINTEGRITY.CH. ? convinta che nei prossimi decenni si potranno ottenere conoscenze ancora più importanti dalla coltura cellulare. "Il rapporto si sposterà: più colture cellulari, meno test sugli animali", prevede. Esistono già modelli di coltura cellulare significativi e avanzati che includono persino diversi tipi di cellule della pelle e sono costituiti da sottocute ed epidermide. "Tutto ciò che possiamo studiare con le colture cellulari, lo stiamo già facendo", afferma l'esperta.
Con il progetto interdisciplinare su larga scala pagina esternaSKINTEGRITY.CH è destinato a fare della Svizzera un leader mondiale nel campo della ricerca sulla pelle. Scienziati, ingegneri e medici lavorano insieme per ricercare i fondamenti delle malattie della pelle e dei disturbi della guarigione delle ferite. I sottoprogetti spaziano dalla produzione di pelle artificiale per i trapianti ai sistemi di imaging per la diagnosi precoce del cancro della pelle e di altre malattie cutanee.
Tuttavia, ci sono anche molti aspetti che non possono essere studiati in coltura cellulare: Sia la guarigione delle ferite che il cancro comportano reazioni infiammatorie in cui sono coinvolte molte cellule immunitarie diverse. Anche gli ormoni svolgono un ruolo, così come i fattori di crescita prodotti, ad esempio, dalle cellule nervose che penetrano nella pelle. Nulla di tutto ciò può essere riprodotto in coltura cellulare con la complessità che esiste nell'organismo. Anche la formazione di ramificazioni del cancro in vari organi non può essere studiata in coltura cellulare.
"Gli esperimenti sugli animali hanno dei vantaggi e purtroppo sono necessari. Ma dobbiamo ridurre il più possibile la sofferenza degli animali e il numero di esperimenti sugli animali", afferma Werner. Il suo gruppo sta lavorando per migliorare i metodi di sperimentazione animale e ottimizzare l'eliminazione del dolore. I moderni metodi di analisi biochimica del materiale delle ferite consentono di ottenere risultati significativi anche con una piccola quantità di materiale. Questo ha permesso al gruppo di Werner di ridurre significativamente il numero di esperimenti invasivi sugli animali negli ultimi anni.
Nuovi farmaci
Sabine Werner vuole ora ricavare nuove terapie dalle sue scoperte sul fattore di crescita Activin. L'idea è quella di impedire all'attivina di interagire con le sue molecole bersaglio o di attivare le vie di segnalazione biochimica attivate dall'attivina, in particolare nel caso del cancro, utilizzando nuovi farmaci ancora da sviluppare. Tuttavia, l'ETH non si occupa di questo. ? troppo una ricercatrice di base per farlo. Ma collabora con esperti. Tali farmaci devono essere testati anche sugli animali prima che i pazienti possano trarne beneficio.
E poiché, secondo l'esperienza di Werner, la ricerca sul cancro e sulla guarigione delle ferite traggono sempre vantaggio l'una dall'altra, questi farmaci potrebbero forse anche prevenire la formazione di grandi e antiestetiche cicatrici in futuro.
Sulla persona
Sabine Werner è professoressa di biologia cellulare presso il Dipartimento di biologia dell'ETH di Zurigo.
