L’atlante delle cellule: il futuro della biologia

Molti anni fa, più o meno a metà del diciassettesimo secolo, uno scienziato inglese di nome Robert Hooke venne coinvolto in una ricerca commissionata da Carlo II re d’Inghilterra in persona: l’incarico affidato a Hooke era quello di osservare degli insetti con l’ausilio di un microscopio da lui stesso costruito. Per l’epoca si trattava di tecnologia molto sofisticata, trattandosi di uno strumento inventato pochi decenni prima. Essendo giovane ed entusiasta, Robert fece più di quanto strettamente necessario e iniziò a osservare da vicino qualsiasi cosa: fibre tessili, frammenti di vetro, piante, perfino urina congelata. L’urina non fu determinante come uno potrebbe pensare, almeno non quanto altri campioni: fu infatti osservando un brandello di tessuto vegetale (a quanto pare un pezzo di sughero) che Robert Hooke notò qualcosa che avrebbe dato il via a una grande rivoluzione scientifica: quello che osservò fu una struttura che oggigiorno ci è familiare, composta da minuscole entità apparentemente vuote separate tra loro da membrane simile a pareti. A Hooke, uomo dotato di una certa fantasia, quanto osservato ricordò un monastero, un edificio tipicamente composto da tante piccole stanze isolate dove stare in contemplazione. Battezzò queste strutture cellule, ovvero piccole celle, proprio per la loro somiglianza con le celle dei monaci.

Molti, moltissimi progressi sono stati fatti da quel giorno: per cominciare sappiamo tutti che quelle “stanze” sono tutt’altro che vuote, e sappiamo anche che ce ne sono di molti tipi, destinate a diverse funzioni. Sappiamo anche che qualsiasi organismo vivente è composto da cellule (ovviamente noi inclusi) e grazie alle molte cose che abbiamo scoperto nei secoli sull’interazione tra queste e diverse sostanze chimiche siamo in grado di curare diverse malattie che un tempo rappresentavano una condanna a morte. Negli anni la nostra capacità di osservazione è migliorata in maniera vertiginosa: siamo oggi in grado di costruire microscopi che consentono una risoluzione di mezzo atomo di idrogeno. Questo naturalmente se vogliamo concentrarci sul molto piccolo, se invece vogliamo focalizzarci sul molto distante e parlare di telescopi, basta pensare che tra un anno circa la NASA manderà in orbita il James Webb Space Telescope, che avrà una risoluzione angolare di 0,1 arcosecondi a una lunghezza d’onda di 2 micron, ovvero quanto basta per osservare una monetina a 40 km di distanza. Bello vivere nel futuro, eh?

Il legame tra microscopi e telescopi è sempre esistito, e continuano ad esistere grandi parallelismi tra i due strumenti: in particolare, se per quanto riguarda l’astronomia ci manca ancora (e probabilmente sempre ci mancherà) una rappresentazione fedele e totale della nostra Galassia, qualcosa di altrettanto assente nell’ambito delle scienze biologiche è una mappa puntuale e completa della nostra struttura cellulare. Fortunatamente per noi, c’è qualcuno che ha deciso di colmare questa lacuna: ecco a voi The Human Cell Atlas, un progetto internazionale nato nell’ottobre del 2016 a Londra che coinvolge molti scienziati e istituzioni nel Mondo, allo scopo di preparare una mappa di tutti i 37,2 trilioni di cellule del corpo umano. Più precisamente, l’iniziativa si ripropone di:

  • Catalogare tutti i diversi tipi e sottotipi di cellule del corpo umano;
  • Mappare la presenza di queste tipologie di cellule nei diversi tessuti del corpo umano;
  • Distinguere lo stato di queste cellule, discriminando ad esempio una cellula del sistema immunitario che sia entrata in contatto in passato con un agente patogeno da una che non è mai stata stimolata;
  • Comprendere meglio le trasformazioni cellulari, in particolare valutando come queste facciano alterare le varie caratteristiche della cellula;
  • Tracciare la storia delle cellule dal punto di vista delle loro trasformazioni nel tempo (ad esempio nel passaggio da cellule staminali del midollo a globuli rossi).

Molti enti come dicevamo sono coinvolti in questo sforzo titanico, non ultima la Chan Zuckerberg Initiative che ha investito ben 3 miliardi di dollari nel progetto: con un certo ottimismo, si stima che il tutto dovrebbe essere pronto in circa 5 anni, sebbene come in tutte le sperimentazioni scientifiche siano probabilissime deviazioni dalla tabella di marcia. Si tratta di un obiettivo molto importante e tutt’altro che fine a se stesso, dal momento che aprirebbe alla comunità scientifica nuove possibilità per definire protocolli di cura più specifici e più precisi, per studiare mutazioni cellulari e alterazioni genetiche, in definitiva come trampolino di lancio per lo sviluppo di nuove metodiche e tecnologie che migliorino la nostra comprensione del corpo umano. Ne è passata di strada, da quegli ingrandimenti di pezzi di sughero, e ce n’è ancora tanta da fare: così come non finiremo mai di esplorare l’immensità attorno al nostro pianeta probabilmente non finiremo mai di esplorare quella che abbiamo dentro. L’importante è però continuare a provarci.

Ora per favore fate partire questa canzone, e andate a guardarvi un paio di foto sul sito della NASA.

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