La lampreda e il suo eccezionale sistema immunitario

La lampreda e il suo eccezionale sistema immunitario

Questo fossile vivente, appartenente alla classe dei Pesci Agnati, ha il potenziale di sintetizzare all'occorrenza miliardi di diverse proteine, capaci di riconoscere gli agenti patogeni, attraverso un singolare meccanismo immunitario.

Le proteine in questione si definiscono VLRs (Variable Lymphocyte Receptors), e sono il risultato dell'espressione di un singolare set di geni. I risultati della ricerca sono pubblicati su
Science ad opera dell'immunologo comparativo Zeev Pancer, che lavora al Centro di Biotecnologia Marina presso la University of Maryland e dell'immunologo clinico Max Cooper,
della University of Alabama. Pancer e i suoi colleghi hanno scelto la lampreda per studiare un meccanismo immunitario probabilmente evolutosi distintamente da quello dei Vertebrati Gnatostomi (noi compresi): entrambi i meccanismi vengono definiti adattativi, perche' si adattano di volta in volta al tipo di patogeni esistenti nell'ambiente.

Il sistema immunitario dei Vertebrati Gnatostomi si basa sulla produzione di immunoglobuline e recettori dei linfociti-T, che riconoscono i rispettivi antigeni caratteristici dei microorganismi patogeni. Questi recettori vengono prodotti attraverso un meccanismo detto VDJ (Variable
Diverse Joining gene segment). Gli Agnati, i rappresentanti piu' antichi dei vertebrati, utilizzano i linfociti di cui sono dotati in maniera diversa dagli altri vertebrati, producendo un set assolutamente specifico di proteine, le VLRs: nella lampreda migliaia di regioni genomiche sono in grado di mescolarsi, inserirsi o cancellarsi, in modo da produrre miliardi di potenziali combinazioni: ognuna di queste rappresenta un gene VLR, capace di esprimere la relativa proteina, particolarmente ricca di segmenti, detti LRR (Leucine-Rich Repeats), che contengono appunto l'amminoacido leucina. I recettori VLR possono essere visti come gli equivalenti, nei Pesci Agnati, dei recettori degli antigèni presenti nei Vertebrati Gnatostomi. L'adattabilita' di questo sistema e' davvero elevata, e lo prova un esperimento in cui Pancer ha esposto la lampreda alle spore del Bacillus anthracis, il micidiale antrace: nel giro di quattro settimane le specifiche VLRs di riconoscimento stavano gia' circolando in abbondanza nel sangue dell'animale, raggiungendo il valore massimo dopo otto settimane. Attraverso altri esperimenti e' stato possibile stimare le possibili VLRs ottenibili: si e' ottenuto l'astronomico numero di 10¹⁴ differenti proteine immunitarie, del tutto comparabile al numero di recettori del sistema immunitario di un mammifero: tutto questo si ottiene partendo da un singolo gene VLR, di circa 13000 nucleotidi, situato nelle cellule germinali della lampreda, che poi subisce processi di riarrangiamento diversificandosi nelle cellule immunitarie dell'animale.

Gli autori della ricerca hanno intenzione di studiare i meccanismi attraverso i quali vengono prodotti i geni VLR maturi: in questo senso, il sequenziamento completo del genoma della lampreda offrira' preziose informazioni. Esiste poi la possibilita' che questo particolare tipo di sistema immunitario possa avere lasciato traccia nei Vertebrati Gnatostomi, prima che questi ultimi adottassero il sistema ad anticorpi e recettori dei linfociti-T: a questo scopo si stanno esaminando rappresentanti vicini ai Vertebrati Agnati nell'albero filogenetico, cioe' Invertebrati come calamari e polpi, e Pesci Ossei. In ogni caso, questa ricerca sta ricevendo parecchia attenzione, sia in campo medico, in quanto la comparazione dei due sistemi puo' aiutare a capire meglio il nostro stesso sitema immunitario, sia in campo evolutivo, in quanto sembra indicare che il sistema immunitario adattativo sia stato inventato piu' di una volta.

Paola Nardi