Les connexions entre cicle cel·lular, centrosomes i cilis guanyen interès en biomedicina

Els cilis són els orgànuls cel·lulars coneguts més antics, descrits el 1675. Els centrosomes es van descobrir dos segles més tard, el 1883. La seva relació és directa ja que la formació de cilis depèn dels centrosomes. La mida diminuta de tots dos orgànuls feia molt difícil el seu estudi però els avenços en microscòpia i proteòmica dels últims decennis ha permès desvetllar a poc a poc la seva composició, estructura i més important encara, la seva contribució en multitud de funcions cel·lulars i la vinculació amb nombroses malalties.

En pocs anys, el nombre d’articles científics sobre centrosomes i cilis ha crescut molt, essent ara un camp de recerca prioritari en ciències de la vida. Des d’avui i fins dimecres, 150 científics de tot el món es reuneixen a Barcelona convidats per l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) i la Fundació BBVA a la Conferència Barcelona Biomed "Centrosomes, cilia and cell cycle", a l'Institut d'Estudis Catalans. Està organitzada per la científica Renata Basto, de l'Institut Curie de París, juntament amb dos investigadors de l'IRB Barcelona, ​​Jens Lüders i Travis Stracker, per compartir els últims avenços aconseguits i entendre com aquesta informació és útil per revelar les bases moleculars de malalties hereditàries complexes.

Nano màquines multifuncionals

Els cilis són nano màquines compostes per més de 600 proteïnes, organitzades en diversos complexos moleculars. Els centrosomes fan servir gairebé 500 proteïnes per encaixar-i dur a terme les seves funcions. "Un dels majors reptes de la investigació és revelar com centenars de proteïnes treballen juntes per assegurar un acoblament perfecte i el funcionament. És un prerequisit que hem de resoldre per comprendre com i quines mutacions genètiques causen les malalties", expliquen Stracker i Lüders.

Els centrosomes ajuden a distribuir correctament els cromosomes durant la divisió cel·lular. Tenir-ne pocs o massa comporta problemes durant aquest procés vital i pot trencar cromosomes o distribuir-los incorrectament. Això genera inestabilitat genòmica, el que segons el cas, pot dur a la mort de la cèl·lula o iniciar un tumor. Però a més, els centrosomes són necessaris per formar cilis, semblants a pèls que es projecten des de la superfície de les cèl·lules i que poden ser mòbils o fixos. Aquests últims fan funcions de radar, per captar i transmetre senyals cap a l'interior de la cèl·lules, mentre que els cilis mòbils estan involucrats en mobilitat o transport. Un dels exemple més notoris és la cua dels espermatozoides, un tipus especialitzat de cili.

Els defectes en centrosomes i cilis causen dany al DNA i inestabilitat genòmica en determinats contextos. Recentment, s'ha descobert que el control del cicle cel·lular està connectat al control en el nombre de centrosomes i a la formació de cilis, i aquest coneixement és de màxim interès per a les malalties humanes.

Malformacions, malalties rares i càncer

Les malalties rares caracteritzades per defectes severs del desenvolupament poden ser causades per problemes en el control del cicle cel·lular, així com per defectes en centrosomes o cilis. Per exemple, la síndrome de Seckel és una malaltia rara caracteritzada per microcefàlia (cervell petit) i nanisme. Els avenços en la seqüenciació de l'ADN han identificat molts gens que causen aquesta Síndrome i es va demostrar que eren gens importants per al control del cicle cel·lular, particularment en copiar l'ADN o per a la formació de centrosomes. "Aquesta i altres observacions han conduït a una convergència de camps amb l'objectiu de comprendre com les mutacions en aquests gens diferents condueixen a malalties similars", expliquen Stracker i Lüders, qui recentment van identificar que una proteïna de divisió de cèl·lules mare participa en el desenvolupament cerebral i la mutació del seu gen causa microcefàlia.

El càncer és una malaltia de creixement cel·lular descontrolat i la majoria dels càncers tenen inestabilitat genòmica, defectes en el control del cicle cel·lular i números de centrosomes anormals. De nou, l'estudi d'aquestes observacions ha portat a la convergència dels camps del cicle cel·lular/estabilitat genoma i centrosomes/cilis per intentar comprendre com aquests defectes influeixen en el càncer. "La contribució de centrosomoes i cilis segueix sent poc coneguda i actualment no hi ha teràpies dirigides directament a aquestes estructures per tractar el càncer", afegeixen.

Un altre grup gran i heterogeni de malalties està relacionat amb defectes en la formació de cilis i senyalització ciliar. Depenent del defecte específic, les anomenades ciliopaties poden involucrar diverses malformacions esquelètiques i d'òrgans, així com ceguesa, pèrdua de l'aclariment del tracte respiratori causant infeccions, malaltia renal i cardíaca, infertilitat, obesitat i diabetis.

Dianes terapèutiques futures

Per a la majoria de malalties rares no hi ha tractaments i els metges se centren en mitigar els símptomes de la malaltia. "El desenvolupament de medicaments per a malalties rares no té, per definició, un gran mercat i per tant no és atractiu per a les companyies farmacèutiques. No obstant això, col·lectivament aquestes malalties no són rares i representen una càrrega socioeconòmica significativa", adverteixen els organitzadors.

El panorama està canviant i les principals agències de finançament, com ara la Comissió Europea, estan promovent la recerca sobre malalties rares."Juntament amb l'augment de la informació sobre les mutacions causants de malaltia, es podria esperar que almenys els mecanismes moleculars de moltes d’aquestes es coneixeran en els propers anys. Això és un requisit previ per al desenvolupament d'estratègies curatives", conclouen.