Rigenerare le cellule ciliate della coclea per recuperare l’udito

I disturbi dell’equilibrio e la perdita di udito sono condizioni sempre più frequenti nella popolazione. L’Organizzazione Mondiale della Sanità stima che ci sono circa 466 milioni di persone con una riduzione dell’udito che incide sulla qualità della vita, 34 milioni dei quali sono bambini.

Attualmente, per questo tipo di disturbi non esistono farmaci capaci di proteggere o ripristinare gli organi coinvolti. Le persone con problemi di perdita uditiva possono trarre vantaggio dall’uso di apparecchi acustici e impianti cocleari, ma la percezione del suono rimane comunque alterata e non torna allo stato originario.

Emilia Luca è una ricercatrice del Sunnybrook Research Institute di Toronto che lavora sulla rigenerazione delle cellule sensoriali dell’orecchio interno. L’obiettivo della ricerca di Luca è studiare come le cellule dell’orecchio interno reagiscono al danno e qual è il meccanismo molecolare alla base dei disturbi dell’equilibrio e della perdita di udito.

Nome: Emilia Luca
Età: 35 anni
Nata a: Fuscaldo (CS)
Vivo a: Toronto (Canada)
Dottorato in: Experimental endocrinology, metabolism and endocrine surgery (Roma)
Ricerca: Sviluppare terapie efficaci per la rigenerazione delle cellule sensoriali dell’orecchio interno utilizzando tecnologie multiomiche
Istituto: Dabdoub Laboratory, Sunnybrook Research Institute, University of Toronto
Interessi: integrare arte e musica nel mio lavoro
Di Toronto mi piace: il lago Ontario, l’integrazione tra diverse etnie
Di Toronto non mi piace: la neve anche in primavera
Pensiero: Audentes fortuna iuvat (Virgilio, Eneide)

Cosa succede alle cellule dell’orecchio interno in caso di danno?

L’orecchio interno è quella parte dell’orecchio che contiene l’organo dell’equilibrio (vestibolo) e dell’udito (coclea); si trova dentro all’osso temporale, che è una delle ossa più dense e resistenti del corpo umano.
L’organo dell’equilibrio e dell’udito sono gli organi più piccoli del corpo umano: il primo è grande 3 mm nella dimensione più lunga, mentre se srotoliamo la coclea arriviamo a poco più di 30 mm.

Coclea e organi vestibolari sono rivestiti dal cosiddetto epitelio sensoriale, fatto da cellule sensoriali ciliate e cellule di supporto: in caso di danno, le cellule sensoriali vengono distrutte. Non avendo la capacità di rigenerare spontaneamente e poiché il loro numero diminuisce al progredire dell’età, la perdita di udito o equilibrio che ne consegue è una condizione permanente.

Tuttavia, recentemente si è scoperto che l’epitelio sensoriale dell’organo dell’equilibrio adulto mantiene una certa capacità intrinseca di rispondere al danno e di rigenerare le cellule perdute. Ciò ha aperto la strada a nuovi studi per capire quali fattori sono coinvolti e se è possibile ripristinare la percezione uditiva.

Come si riesce a studiare un organo così piccolo e poco accessibile?

Abbiamo usato diversi approcci. Siamo partiti dall’utricolo (ndr organo dell’equilibrio) asportato durante il trattamento chirurgico di pazienti con neuroma acustico e abbiamo indotto un danno per provocare la morte delle cellule sensoriali. Si è visto che le cellule di supporto sono in grado di rigenerare le cellule ciliate, ripristinandone la popolazione dopo il danno.

Da qui abbiamo avuto l’idea che la proliferazione e il differenziamento delle cellule di supporto possa essere regolata e controllata da fattori epigenetici. Per verificare tale ipotesi abbiamo usato una serie di tecnologie cosiddette -omiche, all’avanguardia, come per esempio il sequenziamento del RNA di singole cellule.

È emerso che ci sono più di 1400 geni trascritti in maniera differenziale dopo il danno e, tra i 480 che abbiamo selezionato, molti appartengono alla via di segnalazione di Wnt.
Quella di Wnt è una via molto conosciuta, interviene in molti processi all’interno delle cellule ed è coinvolta nella rigenerazione cellulare. Il prossimo passo è capire quali geni di questa via sono sovraespressi in caso di danno all’epitelio sensoriale e in che modo intervengono nel suo ripristino.

Cosa succede alla popolazione di cellule di supporto dopo il danno?

Le cellule di supporto sono in grado di sopravvivere al danno che distrugge l’epitelio sensoriale, ma sono cellule che non si riproducono facilmente quindi più si transdifferenziano in cellule ciliate più la loro popolazione iniziale si riduce. Uno dei nostri obiettivi in laboratorio è capire quali sono i fattori di trascrizione e i geni che regolano questo processo. Tra essi ci potrebbero essere bersagli di nuovi farmaci, messi a punto per innescare la conversione delle cellule di supporto pur preservandone il numero.

Un altro aspetto interessante che vogliamo indagare riguarda l’eterogeneità delle cellule dell’epitelio sensoriale. Infatti, attualmente sono conosciuti solo due tipi di cellule di supporto nell’utricolo (striolari ed extrastriolari) ma nel nostro laboratorio ne abbiamo individuati altri quattro e ora vogliamo capire quali sono le loro caratteristiche specifiche e i geni che li caratterizzano.

Si fanno anche studi in vivo?

Non ancora per questo progetto ma nel nostro laboratorio stiamo sviluppando, in vitro, organoidi umani dell’orecchio interno derivati direttamente dalle cellule del paziente con neuroma acustico. Gli organoidi sono come piccoli organi in miniatura che, nel nostro caso, ricopiano le funzioni e la struttura degli organi dell’orecchio interno. In tal modo possiamo fare screening di geni, o modificare l’espressione di alcune proteine o testare nuovi farmaci in un sistema molto simile a quello reale.

Quali sono le prospettive future del tuo lavoro?

Vorrei applicare gli stessi studi sull’eterogeneità dei geni, sui fattori di trascrizione e sui fattori epigenetici al tessuto fetale e adulto dell’organo dell’udito. Mi piacerebbe scoprire quali sono i blocchi che impediscono la rigenerazione delle cellule sensoriali e come si potrebbe fare per stimolare il recupero della funzione uditiva.

Inoltre, vorrei continuare a sviluppare la piattaforma degli organoidi perché sono un sistema che potrebbe accelerare la ricerca in campo farmacologico e l’approvazione di nuove molecole nei trial clinici.

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