Sistema immunitario: perché la ricerca sulle serpine è importante al giorno d’oggi
Le cellule del sistema immunitario proteggono il corpo da vari agenti patogeni, quali batteri, virus o funghi. A tal fine, queste cellule trasportano un insieme di molecole ed enzimi che cooperano per eliminare i microorganismi patogeni. Tra gli enzimi più attivi vi sono le proteasi che digeriscono le molecole proteiche dei microbi, causandone la morte o distruggendo le tossine da essi rilasciate.
Le proteasi contenute nelle cellule del sistema immunitario sono tuttavia armi a doppio taglio in grado di danneggiare le cellule che le trasportano ed è per questo che si trovano immagazzinate in vescicole all’interno delle cellule e che vengono rilasciate soltanto in caso di pericolo.
Studiando una famiglia di molecole contenute nelle cellule immunitarie, il gruppo di lavoro del professor Charaf Benarafa, dottore in medicina veterinaria, ha scoperto un secondo meccanismo di protezione contro le temute proteasi: la famiglia delle serpine (dall’inglese serine protease inhibitors). Le serpine sono inibitori delle proteasi e proteggono dunque le nostre cellule dal danno che queste possono produrre.
La tesi di Nathan Leborgne ha permesso di capire che le serpine hanno anche una funzione molto importante nella regolazione dei processi infiammatori indipendenti dalla morte cellulare, schiudendo così nuove possibilità di ricerca sulla regolazione della risposta immunitaria alle infezioni.
Intervista al dottor Nathan Leborgne sulla sua tesi sulle serpine - una sorta di coltello a scatto delle nostre difese immunitarie
Qual era l’obiettivo della Sua tesi?
Lo scopo della mia tesi era studiare il ruolo di due membri della famiglia delle serpine – la serpina b1 e la serpina b6 – nei meccanismi infiammatori e di sopravvivenza di due popolazioni di cellule immunitarie. In particolare, la ricerca si è concentrata sui neutrofili e i linfociti NKT (Natural Killer T), cellule essenziali per difendere il nostro corpo dalle infezioni batteriche. Per quanto riguarda i neutrofili, un obiettivo supplementare è stato quello di identificare il gruppo di molecole target della proteasi catepsina G*, una delle proteasi più importanti dell’armamento dei neutrofili e la cui azione è inibita dalla serpina b1 e b6.
Quali sono i risultati più importanti della Sua tesi?
Grazie a una nuova tecnica di proteomica* denominata Terminal Amine Isotopic Labeling of Subrates, o «TAILS», sono riuscito a identificare 91 potenziali molecole target della proteasi catepsina G nei neutrofili, ognuna delle quali è in grado di svolgere un ruolo nei meccanismi infiammatori e difensivi dei neutrofili. Sono inoltre riuscito a dimostrare che la serpina b1 espressa nei topi e omologa del gene umano non è indispensabile alla biologia dei linfociti NKT. Ho infatti stabilito che lo sviluppo e l’attività immunitaria di queste cellule, e più precisamente la produzione di citochine pro-infiammatorie, non è regolata dalle serpine.
Cosa c’entrano le serpine con un coltello a scatto? Le serpine sono una sorta di coltello a scatto delle nostre difese immunitarie! Sono fondamentali per la difesa del nostro organismo dalle infezioni batteriche.
In che modo i Suoi risultati contribuiranno al progresso della ricerca?
L’identificazione di nuovi substrati della catepsina G apre la strada a nuove prospettive. Le molecole target che svolgono un ruolo nei meccanismi di sopravvivenza cellulari o nell’infiammazione dei neutrofili permetteranno, a lungo termine, di trattare malattie in cui l’azione dei neutrofili è distruttiva per l’organismo, come l’aterosclerosi o le broncopneumopatie croniche ostruttive. I risultati osservati nei linfociti NKT (Natural Killer T cell) ci permettono di segnalare alla comunità scientifica la necessità di proseguire lo studio della biologia di queste cellule analizzando l’influenza di molecole diverse dalla serpina b1.
Tenendo conto del lavoro svolto, di che cosa va più fiero?
Lavorare a una tesi ti obbliga a rimetterti spesso in discussione. Si va incontro a molti problemi tecnici e metodologici e si dubita spesso della propria capacità di realizzare con successo il progetto. Sono orgoglioso di aver perseverato e di aver portato a termine la ricerca.
Che cosa ha apprezzato maggiormente durante la realizzazione della Sua tesi?
Il contatto e le interazioni con le persone che lavorano all’IVI, in particolare con il mio supervisore, il professor Charaf Benarafa, ma anche con gli altri studenti, tecnici, professori e impiegati dell’IVI. Ho imparato molto da loro.
Come giudica gli anni in cui ha lavorato per l’IVI?
I quattro anni in cui ho lavorato all’IVI sono trascorsi velocissimi. Ho apprezzato molto l’atmosfera che c’era nel nostro gruppo: sapevamo essere rilassati, ma anche dare il massimo nei momenti di lavoro intenso.
Quali sono i Suoi prossimi progetti? Qual è il Suo prossimo obiettivo?
Intendo continuare a fare ricerca scientifica e intraprendere una carriera accademica. Al momento sto terminando uno studio che si basa sulle evidenze scaturite dalla ricerca sulla proteasi catepsina G e che ho condotto con lo stesso gruppo di ricerca. Spero di pubblicarne presto i risultati. Dopodiché intendo continuare con un post-dottorato all’estero nell’ambito dell’immunologia delle proteasi. Nel frattempo mi piacerebbe anche viaggiare per qualche settimana, se la situazione sanitaria lo consente.
Breve glossario
*proteasi catepsina G: la proteasi catepsina G è una proteina dal potere catalitico, ovvero è in grado di scindere altre proteine in uno o più frammenti e distruggere così gli agenti patogeni che aggrediscono l'organismo. Questa capacità può però anche risultare nociva per l’organismo, da qui la necessità di immagazzinarla in vescicole.
*tecnica di proteomica: è una tecnica di biologia molecolare che serve a studiare il proteoma, ossia l’insieme delle proteine di un organismo.
*citochina: la citochina è una molecola che regola l’infiammazione ed è espressa da diverse cellule del nostro corpo. Funge da messaggera per le cellule del sistema immunitario e consente di controllarne l’attività e la funzione.
