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Come fa lo shock elettrico a innescare la fusione cellulare? Svelato il mistero dell'elettrofusione!
La fusione cellulare è un processo biologico fondamentale in cui più cellule mononucleate si combinano per formare una cellula multinucleata chiamata sincizio. Questo processo non è importante solo nelle cellule muscolari, nelle cellule che assorbono le ossa e nello sviluppo embrionale, ma influenza anche la differenziazione e la crescita di molte altre cellule. In questo articolo esamineremo più da vicino i principi, le tipologie e le potenziali applicazioni future dell'elettrofusione.
Storia della fusione cellulare
Lo studio della fusione cellulare ha avuto origine dalle osservazioni effettuate da Thulhu Schwann nel 1839 durante i suoi studi microscopici. Ha osservato che le pareti cellulari e le cavità di alcune cellule si fondono tra loro, una scoperta che suggerisce la possibilità della fusione cellulare. Solo nel 1960 i biologi tentarono per la prima volta deliberatamente di fondere le cellule, un processo che utilizzava il virus Sendai per indurre la fusione delle membrane esterne delle cellule di topo, creando infine una cellula ibrida contenente cromosomi di entrambe le cellule.
Questa cellula ibrida è chiamata "cellula singeneica" e apre un nuovo capitolo nella ricerca sulla fusione cellulare.
Tipi di fusione cellulare
La fusione cellulare può essere divisa in due categorie: fusione omologa e fusione eterologa. La fusione omologa avviene tra cellule dello stesso tipo, come ad esempio la fusione delle cellule che riassorbono l'osso. La fusione eterogenea avviene tra cellule di tipo diverso; l'esempio più comune è la fusione di cellule derivate dal midollo osseo con organi solidi. Indipendentemente dal tipo, la fusione cellulare produce un sincizio, che si forma dalla fusione dei nuclei.
Metodo di fusione cellulare
Attualmente, la fusione cellulare si basa principalmente su quattro metodi diversi: la fusione elettrica, la fusione di alcol polivinilico, la fusione indotta dal virus Sendai e il metodo di fusione al plasma fototermico di recente introduzione.
L'elettrofusione è una tecnica basata sulla corrente alternata ad alta frequenza che fonde le cellule mettendole a contatto.
Durante il processo di elettrofusione, una tensione impulsiva provoca una modifica nella permeabilità della membrana cellulare, seguita dalla fusione delle membrane cellulari. Una volta completata la fusione cellulare, il citoplasma diventa uno, ma i nuclei rimangono separati.
Potenziale terapeutico della fusione cellulareNella medicina moderna, data la scarsità di organi e tessuti donati, la fusione cellulare ha guadagnato attenzione come alternativa. Gli scienziati stanno studiando la capacità della fusione cellulare di riparare i danni ai tessuti e di individuare le cellule più adatte a ottenere effetti terapeutici. Tuttavia, restano ancora molte sfide da affrontare, come ad esempio trovare il modo migliore per introdurre le cellule, aumentare la probabilità di fusione cellulare e garantire che le cellule fuse possano funzionare correttamente.
Il ruolo della fusione cellulare nelle pianteSebbene la fusione delle cellule vegetali avvenga meno frequentemente, in determinate circostanze avviene comunque. Le cellule vegetali sono circondate da pareti cellulari, quindi prima della fusione le pareti cellulari cambiano, diventando più sottili o formando strutture a ponte per facilitare la fusione.
Associazione della fusione cellulare con la progressione del cancro
Negli ultimi anni la fusione cellulare è diventata uno degli argomenti più attuali nella ricerca sul cancro. Quando più tipi di cellule differenziate si fondono, si possono generare cellule poliploidi. La composizione genetica di queste cellule è instabile e questo può portare allo sviluppo del cancro. Inoltre, il processo di metastasi delle cellule tumorali è strettamente correlato alla fusione cellulare, che consente alle cellule tumorali di avere maggiori capacità di migrazione e favorisce la diffusione del cancro.
Fusione cellulare nei microrganismi
La fusione cellulare è stata osservata anche nei funghi, nelle amebe e in alcuni batteri. Nel ciclo sessuale dei funghi, le cellule condividono il citoplasma tramite fusione, formando un sincizio condiviso. Nei batteri, questa fusione può comportare comportamenti sessuali più complessi, come la fusione spontanea dei gameti.
Altre applicazioni
La fusione cellulare ha un'ampia gamma di applicazioni nella ricerca scientifica di base, tra cui studi sul controllo della divisione cellulare e dell'espressione genica, indagini sulla trasformazione maligna, sulla replicazione virale e sulla produzione di anticorpi monoclonali. Questi studi dimostrano l'importanza della fusione cellulare per comprendere il funzionamento della vita.
Con il progresso della tecnologia, in che modo il potenziale futuro della fusione cellulare cambierà il volto della ricerca medica e biologica?
