Secondo i ricercatori, la tempistica della radioterapia contro il cancro può ridurre al minimo la caduta dei capelli

Secondo i ricercatori, la tempistica della radioterapia contro il cancro può ridurre al minimo la caduta dei capelli

La scoperta dell'orologio circadiano nei peli dei topi rivela il periodo di tempo in cui i danni causati dalla radioterapia possono essere riparati rapidamente, mantenendo intatti i peli

LA JOLLA, CA—Dopo aver scoperto che il pelo del topo ha un orologio circadiano, ovvero un ciclo di crescita di 24 ore seguito da una riparazione riparativa, i ricercatori sospettano che la caduta dei capelli negli esseri umani dovuta a radioterapia e chemioterapia tossiche per il cancro potrebbe essere ridotta al minimo se questi trattamenti vengono somministrati a tarda notte.

Lo studio, che appare nella prima edizione online del Atti della National Academy of Sciences (PNAS), ha scoperto che i topi perdevano l'85 percento dei loro peli se sottoposti a radioterapia al mattino, rispetto a una perdita del 17 percento se il trattamento veniva effettuato di sera.

I ricercatori, del Salk Institute for Biological Studies, dell'Università della California del Sud (USC) e dell'Università della California, Irvine (UCI), hanno calcolato la tempistica precisa dell'orologio circadiano del capello e hanno anche scoperto la biologia alla base di questo meccanismo: le molecole che indicano ai capelli quando crescere e quando riparare i danni. Hanno poi testato l'orologio utilizzando la radioterapia.

"Questi risultati sono particolarmente entusiasmanti perché rappresentano un passo significativo verso lo sviluppo di nuovi protocolli di radioterapia che includono la riduzione al minimo degli effetti collaterali negativi sui tessuti sani, come i capelli o il midollo osseo, pur mantenendo gli effetti desiderati sulle cellule tumorali", afferma Maksim Plikus, professore associato di biologia cellulare e dello sviluppo presso l'UCI e primo autore dello studio. "Ora applicheremo i nostri risultati per progettare nuovi approcci basati sul ritmo circadiano per la terapia del cancro".

I ricercatori di Salk Satchin Panda e Amandine Chaix.

Immagini: per gentile concessione del Salk Institute for Biological Studies

Gli scienziati non possono affermare che le loro scoperte si applicheranno direttamente alla terapia oncologica umana, perché non hanno ancora studiato questa possibilità. Ma affermano che sta diventando sempre più chiaro che organi e tessuti del corpo hanno un proprio orologio circadiano che, una volta compreso, potrebbe essere utilizzato per sincronizzare la terapia farmacologica per ottenere il massimo beneficio.

"Ci sono orologi ovunque nel corpo, orologi che hanno un loro ritmo unico che, abbiamo scoperto, hanno poco a che fare con l'orologio centrale nel nostro cervello", afferma il co-ricercatore principale dello studio, Satchidananda Panda, professore associato presso Salk's Laboratorio di biologia regolatoria ed esperto di ritmo circadiano.

"Questo suggerisce che somministrare un farmaco a un organo mentre è in gran parte inattivo non è una buona idea. Si potrebbero causare danni maggiori all'organo rispetto a quando è sveglio, in fase di riparazione e ripristino", afferma Panda. "Se si sa quando un organo si sta riparando, si potrebbero somministrare dosi più potenti di un farmaco o di una terapia. Ciò potrebbe offrire un risultato migliore riducendo al minimo gli effetti collaterali".

Panda utilizza approcci genetici, genomici e biochimici per identificare i geni sottoposti a regolazione circadiana in diversi organi e per comprenderne il meccanismo. Plikus dell'UCI e Cheng-Ming Chuong, professore di patologia presso la Keck School of Medicine della USC e co-ricercatore principale dello studio, sono esperti di rigenerazione dei capelli.

Questi ricercatori e i loro colleghi hanno collaborato per scoprire e poi smontare l'orologio circadiano del pelo del topo. È stato uno studio lungo e difficile, dice Chuong.

"Il pelo è un organo molto complesso, composto da diversi tipi di cellule che attraversano diverse fasi del ciclo vitale in uno spazio molto piccolo", afferma Chuong. "Abbiamo scoperto che il pelo nei topi cresce velocemente al mattino e rallenta di notte, attivando un orologio biologico molto potente".

Ogni volta che le cellule ciliate si dividono, raccolgono danni al DNA che devono essere riparati. Gli scienziati hanno scoperto che le cellule ciliate dei topi riparano tali danni principalmente la sera. Questo processo è simile all'uso di una lavastoviglie in cucina, spiega Panda. "La maggior parte di noi avvia la lavastoviglie dopo aver accumulato molti piatti sporchi – non la avviamo ogni volta che un piatto è sporco. Lo stesso vale per le cellule. Puliscono – riparano il loro DNA – una volta al giorno", afferma Panda.

La radioterapia danneggia il DNA delle cellule che si dividono rapidamente, motivo per cui viene utilizzata contro le cellule tumorali in crescita. Ciò significa che il danno al DNA delle cellule ciliate causato dalla radioterapia somministrata al mattino non viene riparato fino alla sera, causando la caduta dei capelli. Il danno causato dalla radioterapia notturna, invece, è ridotto al minimo perché le cellule ciliate, già in fase di riparazione del DNA, possono guarire rapidamente.

"Sebbene non sappiamo ancora se i capelli umani seguano lo stesso ritmo che abbiamo trovato nei peli dei topi, è vero che i peli del viso negli uomini crescono durante il giorno, dando origine alla proverbiale ombra delle 5. Non esiste ombra delle 5 del mattino se ci si rade di notte", afferma Panda.

I ricercatori hanno scoperto che le cellule tumorali non hanno un orologio circadiano, perché si dividono continuamente.
"Ciò significa che la terapia contro il cancro non deve essere programmata per essere più efficace", aggiunge Panda. "La tempistica ha a che fare con la riduzione al minimo dei danni collaterali causati dalle cellule sane colpite da questi trattamenti".

Gli scienziati sanno per certo che altri organi, come il fegato, utilizzano un orologio circadiano e sospettano che tutti i tessuti umani siano regolati in modo simile, anche se gli orologi potrebbero essere regolati in modo diverso.

"Ci sono molte implicazioni cliniche per questa cacofonia di orologi interni, al di là della tempistica della terapia farmacologica", afferma Panda. "Ad esempio, alcuni ricercatori sospettano che l'obesità e il diabete si verifichino quando uno o più organi – forse il fegato, lo stomaco o il pancreas – dovrebbero essere inattivi, ma vengono risvegliati dal cibo che deve essere elaborato.

"Questi orologi locali svolgono molte più funzioni dell'orologio centrale del cervello, che regola principalmente il sonno", afferma. "Questo campo di ricerca è entusiasmante e potrebbe, un giorno, contribuire alla salute umana".

Altri autori che hanno contribuito sono Christopher Vollmers e Amandine Chaix di Salk, Damon de la Cruz di USC e Raul Ramos di UCI.

Lo studio è stato sostenuto da sovvenzioni del National Institutes of Health (AR 42177, AR47364, DK091618, P30 CA014195), The Leona M. e Harry B. Helmsley Charitable Trust, l' Fondazione Dana, l' Fondazione Glenn per la ricerca medica e Fondazione Edward Mallinckrodt Jr.Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.

Informazioni sul Salk Institute for Biological Studies:
Il Salk Institute for Biological Studies è uno dei più importanti istituti di ricerca di base al mondo, dove docenti di fama internazionale affrontano questioni fondamentali delle scienze della vita in un ambiente unico, collaborativo e creativo. Concentrati sia sulla scoperta che sulla formazione delle future generazioni di ricercatori, gli scienziati del Salk forniscono contributi innovativi alla nostra comprensione di cancro, invecchiamento, Alzheimer, diabete e malattie infettive, studiando neuroscienze, genetica, biologia cellulare e vegetale e discipline correlate.

I risultati conseguiti dal corpo docente sono stati riconosciuti con numerosi riconoscimenti, tra cui premi Nobel e l'iscrizione alla National Academy of Sciences. Fondato nel 1960 dal pioniere del vaccino contro la poliomielite Jonas Salk, l'Istituto è un'organizzazione indipendente senza scopo di lucro e un punto di riferimento architettonico.