Come il ratto talpa cieco sconfisse cancro e stress / As the blind mole rat defeats cancer and stress.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

Ratto talpa cieco della specie Spalax galili. (Cortesia Michael Margulis/Nature) / The blind mole rat of species Spalax Galili

L'adattamento all'ambiente sotterraneo povero di ossigeno in cui vive ha permesso al ratto talpa cieco di ottimizzare il proprio metabolismo energetico attraverso la duplicazione di svariati geni. Sorprendentemente, questa duplicazione di geni ha trasformato una mutazione che ha indebolito un gene oncosopressore in un'arma vincente contro il cancro, una malattia a cui questi animali sono del tutto refrattari.

Il sequenziamento del genoma del ratto talpa cieco (Spalax galili) e l'identificazione del suo trascrittoma promettono di svelare la base genetica della resistenza di questa specie all'elevato stress ambientale della vita sotterranea e della sua eccezionale resistenza al cancro. (Il trascrittoma è la mappa dei profili di espressione dei geni, ossia di dove e quando i diversi geni vengono trascritti per produrre le rispettive proteine.)

Due sono le caratteristiche che rendono particolarmente interessante il ratto talpa cieco. La prima è la capacità di vivere e compiere un lavoro energeticamente impegnativo come scavare gallerie in un ambiente decisamente ipossico: nelle sue tane l'ossigeno è appena il 7,2 per cento dell'aria, mentre l'anidride carbonica sale fino a una concentrazione del 6,1 per cento.

La seconda peculiarità  dell'animale è la sua sorprendente resistenza al cancro: tra le migliaia di esemplari tenuti in cattività negli ultimi 40 anni, non è mai stato registrato un singolo caso di tumori spontanei, neppure fra gli animali più vecchi (con più di 20 anni di età). Non solo: anche l'iniezione di sostanze cancerogene che in topi, ratti e altri roditori provoca l'insorgenza di tumori nel 100 per cento dei casi, non ha alcun effetto nel ratto talpa cieco. 

Grazie alle prime analisi sul genoma e sul trascrittoma dell'animale – descritte in un articolo pubblicato su “Nature Communications” - Xiaodong Fang, Eviatar Nevo e colleghi hanno rilevato una sovrarappresentazione di elementi genetici ripetitivi e di singoli geni che sembrano strettamente legati agli adattamenti a un ambiente povero di ossigeno, influendo in senso positivo sul trasporto di ossigeno al cuore, sui livelli di emoglobina e di ematocrito, sulla superficie alveolare dei polmoni, sulla densità 

dei capillari nei tessuti e sull'efficienza dei mitocondri, le centrali energetiche della cellula.

Secondo i ricercatori, anche la resistenza al cancro sarebbe una conseguenza indiretta dell'adattamento a un ambiente povero di ossigeno, che da un lato ha favorito la duplicazione, fra gli altri, anche del gene che codifica l'interferone-b1 (Ifnb1), e dall'altro da portato a una mutazione del gene per la proteina p53, una proteina che ha un ruolo chiave nell'impedire lo sviluppo dei tumori. 

Il fatto che questa mutazione abbia indebolito le capacità antitumorali della p53, si è però paradossalmente trasformato in un vantaggio, perché la sua scarsa attivazione fa sì che nell'animale venga fortemente attivata una risposta antitumorale alternativa, mediata da elementi genetici ripetitivi, che mobilitano proprio il gene Ifnb1, scatenando un forte processo di apoptosi e, ancor più, di necrosi delle cellule tumorali.

ENGLISH

The oxygen-poor adaptation to the environment underground in which he lives has enabled the blind mole rat to optimize their energy metabolism through the duplication of various genes. Surprisingly, this duplication of genes has transformed a mutation that weakened a tumor suppressor gene in a winning weapon against cancer, a disease to which these animals are completely refractory.

The sequencing of the genome of the blind mole rat (Spalax Galili) and identification of its transcriptome promise to unravel the genetic basis of the resistance of this species to the high environmental stress of the underground life and its exceptional resistance to cancer. (The transcriptome is the map of the expression profiles of genes, ie where and when different genes are transcribed to produce the respective proteins.)

There are two features that make it particularly interesting to the blind mole rat. The first is the ability to make a living and energetically demanding work such as digging tunnels in a very hypoxic environment in its dens oxygen is just 7.2 percent of the air, and carbon dioxide rises to a concentration of 6.1 percent.

The second animal's peculiarity is its surprising resistance to cancer: among the thousands of specimens kept in captivity for 40 years, was never recorded a single case of spontaneous tumors, even among older animals (with more than 20 years of age). Not only that: the injection of carcinogenic substances in mice, rats and other rodents causes the onset of tumors in 100 percent of cases, has no effect in the blind mole rat.

Thanks to the first analysis on the genome and transcriptome of the animal - described in an article published in "Nature Communications" - Fang Xiaodong, Eviatar Nevo and colleagues found an over-representation of repetitive genetic elements and individual genes that seem closely related to the adjustments a low oxygen environment, impacting positively on the transport of oxygen to the heart, hemoglobin and hematocrit levels, on the alveolar surface of the lungs, the density

capillaries in the tissues and efficiency of mitochondria, the energy of the cell.

According to the researchers, also the resistance to cancer would be an indirect consequence of adaptation to a low oxygen environment, which on one hand has encouraged duplication, among others, the gene encoding interferon-b1 (Ifnb1) and the other from led to a mutation of the gene for the p53 protein, a protein that plays a key role in preventing the development of tumors.

The fact that this mutation has weakened the ability of anticancer p53, however, has paradoxically turned into an advantage, because its low activation causes in animals an alternative anti-tumor response, mediated by repetitive genetic elements is strongly activated, mobilizing their own Ifnb1 the gene, triggering a strong apoptosis and, even more, of necrosis of the tumor cells.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2014/06/05/news/ratto_talpa_cieco_genoma_trascrittoma_adattamento_ipossia_resistenza_cancro-2171344/