La ricerca sui recettori Toll-like svela come le cellule immunitarie rilevano e rispondono alle infezioni, aprendo la strada a terapie innovative per malattie infettive e croniche.
Nel mondo della ricerca biomedica, una delle questioni più affascinanti riguarda il modo in cui il nostro sistema immunitario riconosce e combatte i patogeni. Un recente studio condotto dai ricercatori dell’Università di Bonn, in collaborazione con l’Ospedale Universitario di Bonn, ha permesso di compiere un passo avanti nella comprensione del funzionamento dei recettori Toll-like (TLR). Questi recettori, fondamentali per il sistema immunitario, permettono alle cellule di “annusare” i patogeni, attivando risposte difensive mirate e specifiche. Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Communications, apre nuove prospettive nella lotta a malattie infettive, tumori e condizioni croniche come il diabete e la demenza.
Il ruolo dei recettori Toll-like nel sistema immunitario
I TLR sono recettori presenti in gran quantità sulla superficie delle cellule immunitarie, specialmente quelle delle mucose, prime linee di difesa contro l’ambiente esterno. Questi recettori funzionano in maniera simile ai recettori olfattivi del nostro naso: si attivano quando entrano in contatto con particolari segnali chimici, che spesso rappresentano un pericolo per l’organismo. Il riconoscimento di un segnale specifico avvia una complessa cascata di reazioni all’interno della cellula, che varia a seconda del tipo di segnale percepito.
Ad esempio, quando una cellula immunitaria entra in contatto con un batterio, avvia il processo di fagocitosi, inglobando e distruggendo il patogeno. In parallelo, altre cellule rilasciano molecole segnale che attraggono altre difese, stimolando una risposta infiammatoria che contribuisce a contenere l’infezione. L’attivazione dei TLR, quindi, è essenziale per la risposta immunitaria, ma è altrettanto importante regolare questa attivazione per evitare che il sistema immunitario attacchi i tessuti sani.
Diversi tipi di TLR per diversi segnali di pericolo
Esistono diverse classi di TLR, ognuna delle quali risponde a un determinato tipo di “odore”, ossia a specifiche molecole di patogeni, dette molecole pericolose. “Molti segnali di pericolo riconosciuti dai TLR sono molecole che si sono evolute per rappresentare una minaccia importante per l’organismo,” spiega il professor Günther Weindl dell’Istituto Farmaceutico dell’Università di Bonn. Tra queste molecole spiccano i lipopolisaccaridi (LPS), che costituiscono una parte essenziale della parete cellulare dei batteri come E. coli e Salmonella.
Questi recettori non solo riconoscono la presenza di una minaccia, ma sembrano anche modulare la risposta a seconda del tipo di molecola rilevata. È possibile, infatti, che molecole diverse stimolino lo stesso TLR, ma generino risposte diverse. Comprendere questo processo è fondamentale per sviluppare terapie mirate, che possano amplificare la risposta immunitaria contro le infezioni o modulare la reazione in caso di malattie infiammatorie croniche.
Una nuova metodologia per osservare l’attivazione dei TLR
Tradizionalmente, i ricercatori cercavano di comprendere i meccanismi di attivazione dei TLR tramite colorazioni chimiche delle molecole, un metodo complesso che richiede una conoscenza approfondita dei percorsi di segnalazione all’interno della cellula. L’équipe dell’Università di Bonn ha adottato un approccio diverso e innovativo: la tecnica di microscopia interferometrica, che sfrutta il cambiamento di forma delle cellule per osservare l’attivazione dei TLR.
Posizionando le cellule su una piastra speciale e illuminandole con una fonte di luce a banda larga, i ricercatori sono stati in grado di osservare variazioni nella riflessione della luce in corrispondenza di determinate lunghezze d’onda, appena pochi minuti dopo il contatto con le molecole segnale. Questa variazione, visibile grazie alla tecnica adottata, permette di identificare i processi cellulari in corso in risposta all’attivazione dei TLR senza l’utilizzo di coloranti, semplificando notevolmente il processo.
Risultati promettenti per lo sviluppo di nuovi farmaci
Gli esperimenti condotti dai ricercatori di Bonn hanno permesso di dimostrare che la lunghezza d’onda riflessa dalla cellula varia a seconda della molecola che attiva il recettore. Ad esempio, i ricercatori hanno osservato una differenza nello spettro riflesso quando le cellule sono entrate in contatto con LPS provenienti da E. coli rispetto a quelli di Salmonella. Questo risultato indica che lo stesso recettore, stimolato da molecole diverse, può innescare risposte differenti.
Questa scoperta apre nuove prospettive per lo sviluppo di farmaci capaci di modulare la risposta immunitaria con estrema precisione. Secondo il professor Weindl, “il nuovo metodo permette di comprendere in modo più dettagliato come funzionano i recettori e semplifica la ricerca di potenziali farmaci dal profilo d’azione altamente specifico”. Ad esempio, un potenziale campo di applicazione riguarda l’immunoterapia per il cancro, in cui si cerca di stimolare il sistema immunitario a riconoscere e distruggere le cellule tumorali.
Al contrario, nel trattamento di malattie croniche come il diabete o il morbo di Alzheimer, l’obiettivo è ridurre l’attivazione eccessiva del sistema immunitario, che può causare danni ai tessuti sani. Grazie a questa nuova tecnologia, i ricercatori possono studiare come “spegnere” selettivamente determinate risposte immunitarie, creando farmaci che blocchino specifici percorsi di attivazione.
Implicazioni future della ricerca sui TLR
I risultati dello studio dell’Università di Bonn rappresentano un passo importante nella comprensione delle risposte immunitarie innate. Gli sviluppi futuri potrebbero rivoluzionare la gestione di malattie complesse, in cui la regolazione dell’infiammazione gioca un ruolo cruciale. L’obiettivo è sviluppare terapie personalizzate che modulino la risposta immunitaria a seconda della patologia, riducendo al minimo gli effetti collaterali.
In un mondo sempre più minacciato da nuove infezioni e con una prevalenza crescente di malattie croniche, comprendere il funzionamento dei TLR rappresenta una speranza concreta per migliorare la qualità della vita di milioni di persone. Lo studio, finanziato dalla Fondazione Tedesca per la Ricerca (DFG), potrebbe fornire le basi per nuovi approcci terapeutici più efficaci e meno invasivi, rendendo il sistema immunitario un alleato più potente contro le malattie del futuro.
Credito
Immagine: Katrin Limani/Università di Bonn