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Anno XVI -No. 06 - 2000
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 CURRICULUM |
ABSTRACT |
BIBLIOGRAFIA |
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Contesto storico Antecedentemente al 1965, non esisteva alcuna cognizione circa le modalità di regolazione della produzione basale di granulociti e macrofagi. Durante le infezioni batteriche, i livelli cellulari e la produzione di cellule venivano chiaramente a modificarsi, ma non si comprendeva come questo avvenisse. L'introduzione intorno alla metà degli anni '60 delle tecniche di coltura basale che permisero ai precursori dei granulociti e dei macrofagi di generare colonie dalla discendenza sempre più matura (1,2) non solo fornì un metodo versatile per quantificare tali eventi cellulari, ma anche un sistema di dosaggio biologico che permettesse la ricerca di specifici agenti regolatori della produzione di granulociti e macrofagi. Ci sarebbero voluti vent'anni di impegno continuativo prima che i frutti di questo lavoro fossero maturi per un'applicazione clinica. Sono diversi i motivi di questa lunga fase preparatoria. In primo luogo, le opinioni circa le modalità di regolazione della produzione di granulociti e macrofagi erano basate inizialmente sull'unico regolatore ematopoietico conosciuto, l'eritropoietina, che risultava essere l'unico agente necessario per la regolazione del ricambio eritrocitario. Questo si dimostrò essere un concetto fuorviante, che portò ad un decennio o più di confusione, prima che divenisse ovvia l'esistenza di regolatori multipli che interagivano per regolare la formazione di granulociti e macrofagi. In secondo luogo, l'obiettivo iniziale di purificare tali agenti regolatori, che si dimostrarono essere glicoproteine, non era tecnicamente realizzabile nei tardi anni '60 e continuò a non esserlo per la maggior parte degli anni '70. Tali agenti regolatori hanno un'attività specifica estremamente elevata, segno che i loro tassi di concentrazione nel siero e nei tessuti sono estremamente bassi. Il livello di purificazione fino ad un milione di volte, richiesto per purificare questi regolatori, non fu ottenibile fino al momento dell'introduzione della cromatografia liquida ad elevate prestazioni, nei tardi anni '70. Terzo, i quantitativi che era possibile purificare stavano ad indicare che i regolatori nativi non avrebbero mai potuto essere prodotti tramite frazionamento biochimico nei quantitativi verosimilmente necessari per operare in vivo, sia su animali che su pazienti. Ciò avrebbe richiesto l'applicazione dell'allora relativamente nuova tecnologia della clonazione genica, per isolare i geni che codificano tali regolatori, e successivamente l'elaborazione di metodi soddisfacenti per la produzione in massa di versioni ricombinanti dei regolatori, con proprietà biologiche equivalenti a quelle delle glicoproteine native. Il passaggio da uno all'altro di ciascuno di questi stadi richiedeva di operare ai confini dei livelli di tecnologia raggiungibili all'epoca e, visto in questa luce, il periodo di vent'anni in cui si svolse la ricerca appare più comprensibile a riprova di un encomiabile risultato raggiunto dagli studiosi coinvolti. Dopo l'inizio dell'impiego clinico dei regolatori di granulociti e macrofagi, si rese necessario un imprevisto ulteriore periodo di lavoro sperimentale - la generazione di topi in cui mancassero specifici regolatori genici. Ciò si rese necessario a causa dell'ovvia complessità dei sistemi di regolazione e dell'esigenza di stabilire il ruolo esatto ricoperto da ciascun regolatore in condizioni normali di salute ed in condizioni di malattia. La fase di ricerca più recente su questi regolatori ha interessato la caratterizzazione dei loro recettori di membrana, le vie di segnalazione attivate qualora un regolatore si leghi al proprio recettore, ed i fattori di trascrizione nucleare ed altre molecole interattive che modulano e determinano i vari tipi di risposta cellulare che effettivamente si verificano a seguito della stimolazione del regolatore. I "colony stimulating factors" (CSF) I
dati forniti dalle colture clonali hanno dimostrato che, sebbene i granulociti
maturi e i monociti-macrofagi differiscano radicalmente sia nella mortologia,
sia nel funzionamento, sono, in verità, linee cellulari strettamente
correlate, la maggior parte delle quali mostrano progenitori ancestrali
comuni con una duplice potenzialità di differenziazione. Queste sono
le cellule capaci di formare colonie di granulociti e/o macrofagi in
vitro, con le stesse cellule progenitrici che diventano progenie di
cellule staminali multipotenziali. Come è stato analizzato nelle colture
clonali, la proliferazione di queste cellule progenitrici dipende primariamente
dalla stimolazione di quattro glicoproteine che agiscono come CSF (o
fattori stimolanti colonie) - GM-CSF, G-CSF, M-CSF e Multi-CSF (IL-3).
Questi sono stati i quattro regolatori originali identificati e purificati
per la loro capacità di stimolare la formazione di colonie - da qui
il loro nome. Studi successivi hanno mostrato che anche altri due regolatori,
il fattore delle cellule staminali e l'interleuchina 6, agiscono come
stimolanti per la proliferazione dei granulociti in vitro. Se consideriamo
anche la proliferazìone cellulare attraverso la quale le cellule staminali
generano cellule progenitrici granulociti-macrofagi, |
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Donald Metcalf |
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Human G-CSF (long-chain 4-helix bundle) |
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LEGENDA G-CSF = granulocyte colonystimulating factor GM-CSF = granulocyte-macrophage colony stimulating factor M-CSF = macrophage colony stimulating factor Multi-CSF = multi-potential colony stimulating factor |
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