Uno studio su un modello di C. elegans dimostra che l'equilibrio degli mRNA nelle cellule influenza la durata della vita

Perché alcune persone vivono più a lungo di altre? I geni nel nostro DNA sono importanti per aiutarci a prevenire le malattie e a mantenere la salute generale, ma le differenze nella sequenza del genoma spiegano meno del 30% della variazione naturale della durata della vita umana.

Studiare gli effetti dell'invecchiamento a livello molecolare potrebbe far luce sulle variazioni della durata della vita, ma raccogliere dati con la velocità, la scala e la qualità necessarie per studiarli negli esseri umani è impossibile. Quindi i ricercatori si stanno rivolgendo ai vermi (Caenorhabditis elegans). Gli esseri umani presentano molte somiglianze biologiche con queste piccole creature, che presentano anche un'ampia variazione naturale della durata della vita.

I ricercatori del Centro per la Regolazione Genomica (CRG) hanno monitorato migliaia di vermi geneticamente identici in un ambiente controllato. Anche quando dieta, temperatura ed esposizione a predatori e patogeni erano le stesse per tutti i vermi, molti di loro continuavano a vivere più a lungo o più brevemente della media.

Lo studio ha individuato la causa principale di questa variazione nelle alterazioni dei livelli di mRNA nelle cellule germinali (cellule coinvolte nella riproduzione) e nelle cellule somatiche (cellule che formano il corpo). L'equilibrio di mRNA tra questi due tipi di cellule si altera, o si "disaccoppia", nel tempo, causando un invecchiamento più rapido in alcuni individui rispetto ad altri. I risultati sono pubblicati sulla rivista Cell.

Lo studio ha inoltre scoperto che l'entità e la velocità del processo di disaccoppiamento sono regolate da un gruppo di almeno 40 geni diversi. Questi geni svolgono molti ruoli diversi nell'organismo, dal metabolismo al sistema neuroendocrino. Ma lo studio è il primo a dimostrare che tutti interagiscono tra loro per far sì che alcuni individui vivano più a lungo di altri.

Disattivare alcuni geni ha aumentato la durata della vita dei vermi, mentre disattivarne altri l'ha accorciata. Questi risultati suggeriscono una sorprendente possibilità: le differenze naturali nell'invecchiamento dei vermi potrebbero riflettere la casualità nell'attività di molti geni diversi, facendo sembrare che gli individui siano stati sottoposti alla disattivazione di molti geni diversi.

"La durata della vita di un verme, che può arrivare a 8 o 20 giorni, dipende da differenze apparentemente casuali nell'attività di questi geni. Alcuni vermi sembrano semplicemente fortunati ad avere il giusto set di geni attivato al momento giusto", afferma il Dott. Matthias Eder, primo autore dello studio e ricercatore presso il Centro per la Regolazione Genomica.

L'eliminazione di tre geni – aexr-1, nlp-28 e mak-1 – ha avuto un effetto particolarmente significativo sulla variazione della durata della vita, riducendola da circa 8 giorni a soli 4. Invece di prolungare la vita di tutti gli individui in modo uniforme, l'eliminazione di uno qualsiasi di questi geni ha aumentato significativamente la durata della vita dei vermi a vita breve, mentre quella dei vermi più longevi è rimasta praticamente invariata.

I ricercatori hanno osservato gli stessi effetti sulla durata della vita in salute, ovvero il periodo di vita trascorso in salute piuttosto che la sola vita fisica. Eliminare anche solo uno dei geni è stato sufficiente a migliorare in modo sproporzionato l'invecchiamento in salute nei vermi con una durata della vita in salute ridotta.

"Non si tratta di creare vermi immortali, ma di rendere il processo di invecchiamento più equo di quanto non lo sia ora. Stiamo essenzialmente facendo quello che fanno i medici: prendiamo vermi che morirebbero prima dei loro simili e li rendiamo più sani, aiutandoli a vivere più vicino alla loro massima aspettativa di vita. Ma lo facciamo prendendo di mira i meccanismi biologici alla base dell'invecchiamento, piuttosto che curare semplicemente individui malati. Questo rende essenzialmente la popolazione più uniforme e longeva", ha affermato il Dott. Nick Stroustrup, autore senior dello studio e responsabile del team presso il Center for Genomic Regulation.

Lo studio non affronta il motivo per cui la disattivazione dei geni non sembra avere un impatto negativo sulla salute dei vermi.

"Diversi geni potrebbero interagire per fornire una ridondanza intrinseca dopo una certa età. Potrebbe anche darsi che i geni non siano necessari agli individui che vivono in un ambiente sicuro e confortevole, come un laboratorio. Nelle dure condizioni della natura selvaggia, questi geni potrebbero essere più critici per la sopravvivenza. Queste sono solo alcune delle teorie in corso", afferma il Dott. Eder.

I ricercatori hanno fatto le loro scoperte sviluppando un metodo che misura le molecole di RNA in diverse cellule e tessuti, combinandolo con la "Lifespan Machine", un dispositivo che traccia l'intera vita di migliaia di nematodi contemporaneamente. I vermi vivono in una capsula di Petri all'interno della macchina, sotto l'occhio dello scanner.

Il dispositivo filma i nematodi una volta all'ora, raccogliendo una grande quantità di dati sul loro comportamento. I ricercatori intendono creare una macchina simile per studiare le cause molecolari dell'invecchiamento nei topi, la cui biologia assomiglia di più a quella umana.