Il Ruolo di RICTOR nello Sviluppo delle Cellule Staminali

Il target meccanico/mammifero della rapamicina (mTOR) è una proteina che fa parte di due gruppi complessi nelle cellule: mTORC1 e MTORC2. Questi gruppi sono fondamentali per varie funzioni cellulari, tra cui crescita, cambiamenti nella forma delle cellule e come le cellule utilizzano l'energia. Entrambi i gruppi condividono alcuni componenti, ma hanno parti uniche che gli conferiscono compiti diversi.

La ricerca su mTORC1 è aumentata molto negli ultimi anni, portando a tante nuove conoscenze. Tuttavia, i ruoli di mTORC2 non sono ancora molto chiari. Gli studi mostrano che interrompere mTORC2 può causare seri problemi nelle prime fasi dello sviluppo, evidenziando la sua importanza. Ad esempio, quando mTORC2 non funzionava nei topi, portava alla morte nelle prime fasi dello sviluppo. Questo indica che mTORC2 ha ruoli essenziali in fasi specifiche dello sviluppo.

In questo contesto, i ricercatori stanno indagando come mTORC2 influisca sullo sviluppo delle Cellule staminali embrionali umane (hESC), che hanno il potenziale di diventare molti tipi diversi di cellule. Volevano vedere come rimuovere una parte chiave di mTORC2, chiamata RICTOR, cambia il comportamento di queste cellule staminali e come si sviluppano in diversi tipi di cellule.

#Perché concentrarsi su RICTOR?

RICTOR è una subunità importante del complesso mTORC2, e quando viene rimossa o eliminata, influisce su come funziona mTORC2. Utilizzando tecniche avanzate di editing genetico, i ricercatori sono stati in grado di creare hESC senza RICTOR per studiare cosa succede.

In laboratorio, hanno scoperto che anche senza RICTOR, queste cellule staminali potevano ancora crescere e mantenere le loro proprietà di base o "stemness". Questo significa che potevano ancora mantenere la loro capacità di dividersi e formare diversi tipi di cellule. Tuttavia, queste cellule staminali prive di RICTOR mostrano problemi nel legarsi tra loro e formare connessioni, che sono vitali per il loro sviluppo e funzionamento.

#Come RICTOR influisce sul comportamento delle cellule staminali

I ricercatori hanno condotto test per vedere come la perdita di RICTOR influisce sulle connessioni cellulari e sulla crescita. Hanno trovato che, mentre queste cellule staminali potevano crescere bene inizialmente, la loro capacità di attaccarsi tra loro era compromessa dopo la rimozione di RICTOR. Questo ha reso più difficile per loro formare gruppi necessari per ulteriore sviluppo in tipi cellulari specifici come mesoderma ed endoderma, che sono cruciali per formare vari organi e tessuti.

Nei test in cui hanno indotto la Differenziazione per formare tipi cellulari specifici, i risultati sono stati rivelatori. Le cellule staminali senza RICTOR (RIC-KO) avevano una riduzione significativa nella formazione di certi tipi cellulari rispetto alle cellule staminali normali. Questo suggerisce che mTORC2, attraverso RICTOR, gioca un ruolo importante nel comprendere come le cellule staminali si differenziano in queste linee importanti.

#L'importanza delle connessioni intercellulari

Un'osservazione notevole è stata che la perdita di RICTOR ha impattato la capacità delle cellule di attaccarsi e comunicare efficacemente. Una buona adesione cellulare è essenziale affinché le cellule possano segnalare tra loro e coordinare le loro attività. Lo studio ha indicato che, quando RICTOR è stato eliminato, le connessioni tra le cellule erano deboli, il che ostacolava la loro capacità di formare tessuti e svilupparsi correttamente.

Questi risultati sono stati supportati da esperimenti aggiuntivi che hanno mostrato che l'uso di un inibitore specifico ha aiutato a migliorare l'adesione cellulare fino a un certo punto, indicando che il problema era associato a cambiamenti in certi percorsi di segnalazione.

#Uno sguardo più da vicino alla differenziazione

Mentre il team testava la differenziazione, ha notato che le cellule RIC-KO erano meno efficaci nel formare cellule mesodermiche ed endodermiche, che sono importanti per creare molti tessuti nel corpo. Hanno scoperto che, sebbene le cellule RIC-KO potessero apparire normali in alcune proprietà di base, il loro percorso per diventare queste cellule più specializzate era significativamente compromesso.

Utilizzando un metodo di differenziazione speciale, i ricercatori hanno notato che c'erano meno cellule che esprimevano marcatori per mesoderma ed endoderma nei campioni RIC-KO. Questo indicava che, nonostante avessero il potenziale di diventare queste cellule, le cellule prive di RICTOR non erano in grado di attivare i segnali necessari per differenziarsi efficacemente.

#Indagare il percorso di segnalazione WNT

Una parte essenziale della ricerca si è concentrata sul percorso di segnalazione WNT, noto per svolgere un ruolo fondamentale nella differenziazione cellulare. I ricercatori hanno scoperto che le cellule prive di RICTOR avevano una minore attivazione dei geni WNT durante la differenziazione. Questa mancanza di attivazione potrebbe spiegare perché queste cellule hanno avuto difficoltà a svilupparsi in mesoderma ed endoderma.

Per vedere se potevano migliorare la situazione, i ricercatori hanno trattato le cellule RIC-KO con un attivatore WNT. Hanno scoperto che questo trattamento ha aiutato a ripristinare alcune delle capacità di differenziazione cellulare che erano state perse, sottolineando l'importanza del percorso WNT nel processo di differenziazione di queste cellule staminali.

#Il ruolo dell'interazione cellula-cellula

I ricercatori hanno anche appreso che l'interazione tra cellule vicine è cruciale per attivare i segnali necessari per la differenziazione. Quando hanno condotto esperimenti in cui le cellule staminali erano disposte come cellule singole anziché in colonie, hanno scoperto che le cellule singole non attivavano gli stessi geni WNT in modo efficace rispetto alle cellule in colonie. Questo indicava che il contatto ravvicinato tra le cellule aiuta nella segnalazione e nell'attivazione dei percorsi cruciali per la differenziazione.

Questi risultati iniziali hanno mostrato che l'adesione cellulare, le interazioni intercellulari e i percorsi di segnalazione lavorano insieme per garantire un corretto sviluppo e differenziazione delle cellule staminali.

#Importanza dei risultati

In generale, la ricerca ha evidenziato il ruolo significativo di mTORC2 e della sua subunità RICTOR nel regolare il comportamento delle cellule staminali, specialmente in relazione alla differenziazione. I risultati hanno indicato che, mentre queste cellule staminali potevano mantenere le loro caratteristiche di base senza RICTOR, la loro capacità di aderire, segnalare correttamente e differenziarsi in tipi cellulari specifici era notevolmente ostacolata.

Questo ha implicazioni per comprendere come migliorare le terapie cellulari e gli approcci di medicina rigenerativa. Sapendo come funzionano questi segnali e come incoraggiare interazioni cellulari efficaci, i ricercatori possono manovrare meglio le cellule staminali per varie applicazioni mediche.

#Direzioni future

I risultati di questa ricerca aprono la strada per future indagini sul coinvolgimento di mTORC2 in altri percorsi e le sue implicazioni più ampie nello sviluppo e nella segnalazione cellulare. Man mano che i ricercatori continuano a esplorare le connessioni tra diversi percorsi di segnalazione e comportamenti cellulari, c'è potenziale per scoprire nuove tecniche per migliorare la terapia cellulare e la medicina rigenerativa.

In sintesi, lo studio di RICTOR e mTORC2 nelle cellule staminali rivela intuizioni cruciali su come queste proteine influenzano la crescita e la differenziazione delle cellule. Comprendere questi processi è vitale per sviluppare strategie migliori nella terapia cellulare, potenzialmente portando a progressi nel trattamento di varie malattie e nel miglioramento degli esiti di salute.