Al centro del nuovo studio c’è il calcio, che è presente in tutte le nostre cellule ed è una sorta di guardiano: un aumento di calcio nelle nostre cellule apre “porte” o “canali” che sono necessari per la produzione e la secrezione di fluidi come la saliva. Se il calcio non aumenta all’interno delle cellule i cancelli non si aprono, un problema che si verifica in malattie come la sindrome di Sjögren. I pazienti di Sjögren sperimentano la bocca secca a causa della mancanza di saliva e hanno difficoltà a masticare, deglutire e parlare, il che ostacola gravemente la qualità della vita.
Negli ultimi 15 anni David I. Yule, Ph.D., professore nel dipartimento di farmacologia e fisiologia presso l’Università di Rochester School of Medicine and Dentistry ha studiato il ruolo del calcio nella Sjögren e altri disturbi in cui calcio e secrezioni sono interrotti, come la pancreatite acuta. Nel nuovo studio risponde a una domanda importante che ha lasciato perplessi gli scienziati per anni: cosa serve a un canale del calcio particolarmente importante per aprirsi e avviare questi processi?
Gli scienziati hanno saputo che la presenza di una proteina chiamata recettore IP3 è necessaria per aumentare il calcio e generare canali in molte, se non tutte le cellule, ma il recettore IP3 è complesso. Un canale è creato da quattro unità identiche nel recettore IP3, e non si sapeva quante delle singole unità dovevano essere impegnate perché il canale funzionasse.
Utilizzando tecniche avanzate di ingegneria molecolare e di editing genico guidate da Kamil Alzayady, Ph.D., assistente professore di ricerca nel laboratorio di Yule, hanno scoperto che, senza eccezione, tutte le quattro parti devono essere attivate (accese) perché il calcio aumenti in una cellula e inizi processi come la secrezione di liquidi. Yule ritiene che questa caratteristica assicura che il canale del calcio si apra solo in condizioni rigorose che si traducono in secrezioni, evitando eventi dannosi che si verificherebbero se il canale potesse aprirsi più facilmente. (Paradossalmente, troppo calcio è anche un male e può portare a processi che uccidono le cellule, quindi non è una sorpresa che le cellule mantengano uno stretto controllo sui livelli di calcio.)
“Questo elegante studio dei dottori Alzayady e Yule utilizza un approccio molto intelligente per rispondere definitivamente a una lunga domanda nel campo della segnalazione e della secrezione del calcio”, ha detto Robert T. Dirksen, Ph.D, Lewis Pratt Ross Professor e presidente del dipartimento di farmacologia e fisiologia presso l’Università di Rochester School of Medicine and Dentistry. “I risultati hanno ampie implicazioni non solo per il controllo del calcio nelle cellule, ma anche per la comprensione di vari disturbi secretori umani che vanno dalla bocca secca alla pancreatite.”
“La nostra speranza è che una migliore conoscenza dei meccanismi che controllano il flusso di calcio dentro e fuori le cellule farà avanzare la ricerca su nuovi trattamenti per molte malattie, compresa la Sjögren”, ha detto Yule, che è anche professore nel Centro di biologia orale e il dipartimento di medicina, gastroenterologia/epatologia. Attualmente, non ci sono trattamenti efficaci per la Sjögren e la bocca secca che la accompagna, che causa infezioni orali, carie e una perdita di denti.
La ricerca in corso nel laboratorio di Yule ha lo scopo di utilizzare le stesse tecnologie di ingegneria molecolare e gene editing per indagare come le malattie genetiche che interessano la proteina IP3 risultano in cervello e disturbi del sistema immunitario.
Lo studio è stato finanziato dal National Institute of Dental and Craniofacial Research. Oltre a Yule e Alzayady, Liwei Wang, Rahul Chandrasekhar e Larry E. Wagner II della University of Rochester School of Medicine and Dentistry e Filip Van Petegem della University of British Columbia hanno contribuito alla ricerca.