Per intuire la complessità che ogni giorno i ricercatori incontrano nel tentativo di comprendere i meccanismi alla base di malattie basta pensare che nostro corpo è formato da circa 10.000 miliardi di cellule. E ogni cellula è un’entità complessa in grado di comunicare con le altre e di rispondere ai vari stimoli presenti nell’ambiente in cui è immersa. Chiave per l’attività della cellula è la sua organizzazione strutturale. Ogni cellula è come una fabbrica che produce molecole quali ormoni, neurotrasmettitori, enzimi che devono essere consegnati ad altri distretti all’interno della cellula, o esportati fuori dalla cellula, al momento e nel posto corretto. Per semplificare possiamo pensare ad una ditta che deve consegnare i suoi prodotti a clienti distribuiti sul territorio nazionale. Un errore di consegna può avere effetti indesiderati. Nel nostro esempio i prodotti viaggiano su camion lungo le autostrade. Nelle cellule le molecole sono contenute in piccole vescicole simili a micro bolle circondate da membrane per evitare, ad esempio, che enzimi digestivi possano digerire la cellula che li ha prodotti. Le vescicole possono muoversi all’interno della cellula o fondersi con la membrana esterna della cellula e rilasciare il loro carico verso l’esterno. Ad esempio, l’insulina è prodotta dalle cellule del pancreas e rilasciata nel sangue e i segnali chimici chiamati neurotrasmettitori vengono inviati da una cellula nervosa ad un’altra.
Il Premio Nobel per la medicina di quest’anno è stato assegnato a tre scienziati, due americani, Randy Schekman e James Rothman, ed un tedesco, Thomas Südhof, che hanno risolto il mistero di come la cellula organizza questo complicato sistema di trasporto chiarendo i meccanismi che controllano come il carico delle vescicole viene consegnato nel posto giusto al momento desiderato.
Randy W. Schekman, classe 1948, si è formato alla scuola di Arthur Kornberg (Nobel Prize 1959) che è stato il più forte sostenitore dell’idea che ogni processo cellulare possa venir riprodotto e dissezionato in vitro con metodi biochimici. Dal 1976 lavora all’Università di Berkeley in California dove è Professore nel Dipartimento di Biologia Molecolare e Cellulare. Schekman ha sfruttato il sistema modello del lievito per identificare i geni che controllano il traffico delle vescicole.
James Rothman classe 1950. Una carriera spesa tra le più prestigiose università americane, MIT, Stanford, Memorial Sloan-Kettering Cancer Institute e Columbia University. Dal 2008 Direttore del Dipartimento di Biologia Cellulare della Yale University. Grazie alla sua preparazione biochimica ha scoperto e caratterizzato il complesso proteico che permette alle vescicole di fondersi con le membrane bersaglio sulla superficie della cellula attraverso un meccanismo che può venir assimilato a quello usato nelle cerniere.
Alcuni dei geni di lievito identificati da Schekman codificano per proteine corrispondenti a quelle identificate da Rothman nei mammiferi, il che sottolinea l’estrema conservazione del sistema di trasporto durante l’evoluzione.
Infine Thomas Südhof classe 1955. Ha studiato a Göttingen, dove ha ottenuto il Dottorato in neurochimica. Negli Usa ha studiato con due premi Nobel Michael Brown and Joseph Goldstein. Nel 2008 è diventato Professore di Fisiologia Molecolare e Cellulare alla Stanford University. Ha studiato come le cellule nervose comunicano tra loro nel cervello e come le molecole di segnalazione, chiamate propriamente neurotrasmettitori, vengono rilasciate dalle vescicole che si fondono con la membrana esterna delle cellule nervose utilizzando il macchinario scoperto da Rothman e Schekman.
Prima di loro non si conosceva praticamente nulla di come avviene il traffico di enzimi e ormoni all’interno delle cellule. A loro si deve il fatto di aver identificato questo processo fondamentale nella fisiologia cellulare. Le loro scoperte hanno avuto un grande impatto sulla nostra comprensione di come le molecole vengono consegnate con tempismo e precisione all’interno e all’esterno della cellula. Oggi sappiamo che un trasporto difettoso si verifica in molte malattie tra cui una serie di disturbi neurologici e immunologici, nel diabete e nei tumori. Un ulteriore esempio delle importanti ricadute pratiche della ricerca di base.
E in Italia? Un grande contributo a questo campo di indagine lo ha dato il gruppo di Cesare Montecucco, dell’Istituto di neuroscienze del Cnr e dell’Universita’ di Padova, con una serie di pubblicazioni nei primi anni 90 con studi sui meccanismi di rilascio dei neurotrasmettitori e conseguentemente degli impulsi nervosi. Studi che hanno chiarito la base molecolare del tetano e del botulismo.
