Davide Marotta, direttore del programma Ricerca e Sviluppo Biomedico del laboratorio spaziale: la microgravità accelera la ricerca medica
Insieme a magliette, dentrifici e altri rifornimenti essenziali per gli astronauti, ogni carico delle cosiddette Cargo Resupply Missions che arrivano alla Stazione Spaziale Internazionale (Iss) contiene quattro tonnellate di scienza. Occupano metà dello spazio nella capsula e sono riservate all’Iss National Laboratory. Il "bagaglio scientifico" è fatto di esperimenti di fisica, biologia, chimica, che verranno svolti in microgravità. E ogni esperimento in biomedicina che vola sulla Stazione atterra prima sulla scrivania dell’italiano Davide Marotta, direttore del programma Ricerca e Sviluppo Biomedico del laboratorio spaziale.
Dottor Marotta, perché spingersi fino allo spazio per fare ricerca? Cosa ci dà la microgravità che la Terra non può offrirci?
Nello spazio i processi biologici accelerano, qualsiasi cosa avviene in microgravità è molto più veloce: in esperimenti con organoidi cerebrali, l’ambiente spaziale spinge le cellule verso uno stato di sviluppo più “adulto” in tempi più brevi. Inoltre, se sulla Terra la differenziazione delle cellule negli organoidi rallenta una volta formata la struttura 3D, lasciando molte cellule immature, in microgravità la differenziazione si riattiva e porta alla creazione di neuroni più maturi e completi, che si dividono meno rispetto a quelli sulla Terra, e quindi sono più stabili.
Che implicazioni ha questa accelerazione biologica nello spazio nella medicina?
Pensiamo alla medicina rigenerativa, dove il processo per creare cellule terapeutiche si basa su due fasi: si riprogrammano le cellule adulte in cellule staminali pluripotenti per poi differenziarle in cellule specializzate. Sulla Terra la differenziazione è poco efficiente: molte cellule non maturano correttamente o non risultano geneticamente stabili. In microgravità, invece, si ottengono più cellule specializzate, di qualità superiore ed eventualmente più sicure per l’uso clinico. I risultati sono incoraggianti, ma ancora in fase sperimentale, e saranno necessari ulteriori studi per garantirne sicurezza, efficacia e applicabilità su larga scala.
Un’altra potenziale applicazione riguarda la ricerca sull’Alzheimer. Il rallentamento della divisione cellulare unito a una maturazione accelerata, che abbiamo osservato negli organoidi, crea una sorta di ambiente ordinato, senza la confusione generata da una continua proliferazione. Nell’Alzheimer, ci consente di individuare i segnali precoci della malattia, quando le cellule iniziano appena a cambiare e c’è ancora la possibilità di intervenire. In microgravità, è come poter osservare il cervello "da vicino" e in anticipo.
Ma nello spazio l’intero processo è più rapido: esperimenti che richiedono mesi a Terra si concludono in tempi molto più brevi, riducendo i costi di ricerca e accelerando l’arrivo di nuove terapie per i pazienti.
Ci può fare un esempio?
Abbiamo studiato un farmaco anticancro: normalmente, con modelli di organoidi tumorali derivati da pazienti, sulla Terra possiamo aspettare tempi lunghi per vedere certi effetti. In orbita, invece, l’Università della California a San Diego ha ottenuto risposte in soli dieci giorni, tanto che il farmaco è quasi pronto per essere portato in sperimentazione clinica. Ed è solo l’inizio.
Sappiamo perché nello spazio il tempo biologico accelera?
Anche se non è ancora confermato, si ipotizza che la microgravità renda il Dna meno compatto rispetto alla Terra, dove la gravità lo mantiene più avvolto. Nello spazio, il Dna sarebbe più "aperto", facilitando l’accesso delle proteine regolatrici e accelerando la produzione di mRna. Più rapidamente si produce mRna, più velocemente le cellule iniziano a fabbricare proteine, che sono fondamentali per la crescita, la maturazione e la specializzazione delle cellule stesse. Il tempo biologico accelera, ma non accelera il processo di invecchiamento: questo ci ha fatto capire che maturazione cellulare e invecchiamento cellulare seguono due percorsi distinti.
Quali altri fenomeni si osservano nello spazio che sulla Terra restano nascosti a causa della forza di gravità?
Molti fenomeni: un esempio riguarda gli studi sul comportamento delle cellule tumorali metastatiche. Sulla Terra si spostano all’interno del corpo seguendo, tra i vari fattori che influenzano la loro migrazione, anche la direzione della gravità. Nello Spazio, senza la bussola gravitazionale che le guida, le loro caratteristiche intrinseche di movimento e organizzazione emergono più chiaramente, mostrando comportamenti che non avremmo mai potuto osservare perché mascherati dall’influenza della gravità. Questi comportamenti diventano come una “firma” che rivela la vera natura aggressiva delle cellule, e ciò permetterebbe di identificare i tumori ad alto rischio di diffusione molto prima che la metastasi avvenga.
Il prossimo passo?
Sarà nello Spazio. E’ molto più semplice mandare un biologo che già conosce le tecniche per lavorare con le cellule, piuttosto che un astronauta tradizionale a cui bisognerebbe insegnare tutto da zero. L’obiettivo, quindi, è formare e mandare in orbita ricercatori già esperti nei protocolli di laboratorio.
Un’industria farmaceutica nello Spazio?
Si, proprio così.
Fonte della notizia: www.ilsole24ore.com