Il processo di migrazione cellulare

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Come riesce una cellula a muoversi? E perché il movimento è così importante per le cellule di un organismo?

ATTUALITÀ PER LA CLASSE

Il movimento è alla base della vita del nostro organismo: pensiamo solo alla possibilità di specifiche cellule del sistema immunitario di raggiungere ogni singolo punto dell’organismo per combattere gli agenti patogeni oppure alla capacità di contrazione dei nostri muscoli.

di Giorgio Scita

Le cellule sono entità dinamiche, capaci di adattarsi continuamente all’ambiente in cui vivono e da cui ricevono segnali. Per diversi tipi cellulari nell'organismo il movimento è parte integrante delle proprie funzioni. È grazie al movimento coordinato di precisi gruppi di cellule che organi e tessuti prendono forma durante lo sviluppo embrionale. Ed è sempre grazie alla capacità di muoversi che i tessuti danneggiati durante un evento traumatico possono risaldarsi e essere riparati. Quando, però, a mettersi in movimento sono le cellule tumorali, il cancro acquista la capacità di invadere l'intero organismo e, diffondendosi in diversi organi anche molto distanti dalla sede originaria, può formare le metastasi, o tumori secondari. Il motore molecolare che genera e trasmette la forza necessaria alle cellule per migrare sia in condizioni normali che patologiche, è il citoscheletro, cioè quell’insieme di strutture costituite da reti di filamenti e microtubuli che contribuiscono a mantenere la forma e l’organizzazione interna della cellula. Questo non solo genera e distribuisce nello spazio le forze, ma si adatta flessibilmente, mentre la cellula si muove e secondo il tipo di migrazione che utilizza.

Ma come migrano le cellule? La prima cosa che succede a una cellula di fronte a uno stimolo che ne induce il movimento è l’estensione di prolungamenti della membrane cellulare verso la direzione del movimento. Possono essere larghi e ampie vele piatte, chiamate, lamellipodi o sottili e lunghi strutture digitiformi, definite filopodi, ma in ogni caso sono prodotti dalla polimerizzazione dell’actina, una delle proteine chiavi per il movimento cellulare. Il prolungamento aderisce poi al substrato, per ancorare la cellula e per consentirle di avere un punto di trazione verso cui e su cui trascinarsi. L’adesione al substrato è mediata generalmente da una classe di recettori, le integrine, che servono anche per trasmettere alla cellula informazioni sullo stato della matrice stessa. Nella parte posteriore della cellula le adesioni con la matrice vengono invece distrutte, consentendo alla coda di ritirarsi e alla cellula di avanzare. Questo ciclo, fatto da emissione dei prolungamenti, adesione, movimento e ritiro della coda, è più evidente in alcune cellule, come ad esempio i fibroblasti, che si muovono lentamente, mentre molto meno in altre più veloci come ad esempio nei neutrofili. Ma questo è solo un tipo di movimento che le cellule possono utilizzare. Ne esistono anche altri, come ad esempio il movimento ameboide e quello mesenchimale e possono muoversi singolarmente o a piccoli gruppi (migrazione collettiva). Le cellule tumorali possono migrare in modi diversi. Ad esempio, possono sgusciare tra altre cellule con movimenti contrattili e propulsivi, infilandosi negli spazi liberi presenti nei tessuti, senza interagire troppo con ciò che le circonda. Oppure possono ancorarsi a questi con tentacoli e protrusioni, modificandoli per farsi spazio e poi trascinandosi con forza, facendo leva su di essi per avanzare. Negli anni Novanta del secolo scorso si pensava che le diverse strategie di migrazione, una volta stabilite, rimanessero fisse. Gli studi condotti negli ultimi dieci anni, invece, hanno dimostrato che a rendere possibile il lungo e tortuoso viaggio di disseminazione del tumore nell'organismo è proprio la straordinaria capacità delle cellule maligne di adattarsi ai diversi ambienti, cambiando all'occorrenza strategia di migrazione. Oggi si stima che il 90% delle morti per cancro avvenga a causa della formazione di metastasi e non per il tumore primario da cui esse si sono originate. Diventa allora di fondamentale importanza capire che cosa rende il movimento delle cellule tumorali così plastico, cioè così capace di rispondere alle diverse caratteristiche dell’ambiente in cui esse si trovano. Altrettanto cruciale è comprendere i protagonisti molecolari di questi processi per poterli impiegare come bersagli terapeutici, in modo che colpendoli si arresti il processo e si blocchi la diffusione metastatica.

Per approfondire: la videolezione

 

Giorgio Scita è Professore dell’Università degli Studi di Milano e direttore del programma Meccanismi di migrazione dei tumori presso IFOM, Istituto FIRC di Oncologia Molecolare.