Yoshinori Ohsumi, biologo giapponese, è il vincitore del Nobel per la Medicina, grazie ai suoi studi sul meccanismo dell’autofagia cellulare. «Le sue scoperte hanno portato a un nuovo paradigma nella nostra comprensione su come le cellule riciclino le sostanze di scarto - si legge nella dichiarazione dell'Assemblea dei Nobel, riunita al Karolinska Institute di Stoccolma - e hanno aperto la strada per apprendere l'importanza fondamentale dell'autofagia in molti processi fisiologici, come l'adattamento alla fame o la risposta alle infezioni».

Processo utile L'autofagia è un insieme di processi programmati che la cellula mette in atto per distruggere parti di se stessa, liberandosi di tutte le sostanze inutili e consegnandole a un "reparto" specializzato nella loro distruzione, chiamato lisosoma. Si verifica in diversi contesti, sia fisiologici che patologici, ed è fondamentale durante lo sviluppo e il differenziamento cellulare. Nella crescita del sistema nervoso (periodo fetale) ogni neurone produce un gran numero di ramificazioni, ovvero connessioni con altri neuroni. Nella fase successiva si ha una potatura (pruning) dei rami ridondanti e quindi delle connessioni che si riducono moltissimo in numero. È durante questa fase di potatura che emergono le funzioni corrette. Un processo fondamentale: molte patologie sono oggi interpretate come risultato di un'alterazione dei processi di autofagia e per questo apre la possibilità di nuove strategie terapeutiche.

«Importante continuare la sfida» L'esistenza di questo meccanismo era stata ipotizzata fin dagli anni '60, ma solo le ricerche condotte negli anni '90 da Ohsumi hanno permesso di comprenderlo a fondo. Il biologo premiato con il Nobel è nato nel 1945 in Giappone, a Fukuoka. Ha conseguito un dottorato di ricerca presso l'Università di Tokyo nel 1974. Dopo aver trascorso tre anni negli Stati Uniti, nella Rockefeller University di New York, è tornato nell'Università di Tokyo, dove, nel 1988, ha istituito il suo gruppo di ricerca. Dal 2009 è professore presso il Tokyo Institute of Technology. «Sono estremamente onorato. Questo premio è la più grande fonte di gioia e soddisfazione per uno scienziato - ha dichiarato all'agenzia giapponese Kyodo -. Ai giovani vorrei dire che non tutta la ricerca scientifica può avere successo, ma è importante continuare la sfida». Oshumi ha pubblicato più di 180 articoli su riviste internazionali, a partire dal 1992. A Stoccolma riceverà un diploma, una medaglia d'oro e 8 milioni di corone (circa 830mila euro). «Il corpo umano ripete costantemente il processo di auto riciclaggio, o cannibalismo, creando un equilibrio assoluto tra formazione e disfacimento - ha spiegato lo studioso -. Fa parte del circolo della vita».

Camion della spazzatura «Se consideriamo le cellule come una città osserviamo due regioni principali che servono per mantenere il bilancio di energia, da un lato le centrali di produzione (mitocondri), dall'altro il processo di eliminazione dei prodotti di scarto che vengono portati nelle "discariche" (i lisosomi) - spiega Francesco Cecconi, professore di Biologia dello sviluppo presso il Dipartimento di Biologia dell'Università di Roma Tor Vergata -. L'autofagia è appunto il processo che consente la consegna dei rifiuti ai lisosomi ed è regolato da microvescicole che trasportano il materiale, un po' come i camion della spazzatura. Se fotografiamo una cellula mentre è in atto questo processo vediamo appunto le vescicole (autofagosomi) trasportare parti della cellula stessa».

Malattie neurologiche Gli studi sull'autofagia sono cominciati negli anni '60, grazie al biochimico belga Christian de Duve, Nobel per la Medicina nel 1974 insieme ad Albert Claude e George Emil Palade «per le scoperte sull'organizzazione strutturale e funzionale della cellula». «Allora si pensò che le vescicole "mangiassero" le parti di scarto, da qui il nome autofagia - aggiunge Cecconi -. In realtà si è poi scoperto che hanno solo funzione di trasportarle verso i centri di distruzione o riciclaggio. Ohsumi alla fine degli anni '90 ha capito il funzionamento del meccanismo studiando il lievito di birra (quello comunemente usato per fare il pane, ndr), un organismo unicellulare, e individuando i geni-chiave coinvolti». Il biologo è riuscito poi a dimostrare che lo stesso meccanismo che permetteva al lievito di liberarsi delle sostanze di scarto era presente in tutte le altre cellule, comprese quelle umane. Quali sono gli elementi che vengono eliminati? «Spesso si tratta di mitocondri danneggiati - spiega Cecconi - che, se lasciati nella cellula, produrrebbero radicali liberi in grande quantità, pericolosi per la salute dell'individuo. In altri casi gli scarti vengono riciclati: per esempio proteine di grandi dimensioni o molto resistenti. La scoperta di Ohsumi riguarda anche diverse malattie neurologiche, come il Parkinson e l'Alzheimer: gli aggregati che si formano dentro i neuroni vengono eliminati allo stesso modo, da autofagosomi e lisosomi. Nelle persone sane il processo funziona perfettamente, nei malati l'autofagia non riesce a rimuovere completamente gli aggregati. Per questo ci sono oggi linee di ricerca sul possibile potenziamento del meccanismo di auto-distruzione in presenza di determinate patologie». Esistono anche studi sull'autismo, secondo cui il meccanismo di base della malattia sarebbe un difetto del processo autofagico che porta alla potatura delle connessioni tra i neuroni, per cui nel soggetto autistico si troverebbero molte più connessioni del normale. Un difetto che potrebbe essere dovuto all'alterazione di uno o più geni.

Cellule tumorali Gli studi del biologo giapponese si sono rivelati utili anche contro i tumori. «Alcuni tipi di cancro presentano una mutazione nei geni dell'autofagia per cui il processo è malfunzionante, gli organelli danneggiati si accumulano e c'è una super produzione di radicali liberi - chiarisce Cecconi -. In altri tumori l'autofagia è efficiente ma al contrario, nel senso che aiuta le cellule tumorali a difendersi. Per questi ultimi casi si studia la possibilità di "spegnere" il meccanismo in modo selettivo, solo nelle cellule malate». Grazie alle ricerche di Ohsumi, è cambiato il punto di vista anche per lo studio della risposta alle infezioni. «Virus e batteri vengono spesso rimossi con questo sistema - sottolinea Cecconi -, anche se alcuni patogeni riescono a nascondersi alla vista dei nostri "camion della spazzatura". La scoperta è di fondamentale importanza e il Nobel era nell'aria da diversi anni. Oggi l'autofagia viene studiata da molti gruppi di ricerca, tra cui il nostro. Quando ho iniziato a lavorarci, nel 2000, mi chiedevo come sia possibile che il meccanismo sia rimasto sconosciuto per così tanti anni: si tratta di un fenomeno della biologia di base, l'ultimo ad essere rimasto ignoto all'uomo. Nei libri di testo compare solo da poco tempo». Dai primi anni 2000 il numero di articoli pubblicati nel mondo sull'autofagia è aumentato esponenzialmente, arrivando a 4.254 articoli su riviste internazionali nel solo anno 2015.

Ruolo fondamentale «Si tratta di un Nobel assolutamente meritato - ha commentato Alberto Mantovani, direttore scientifico di Humanitas e docente di Humanitas University, a Radio3 Scienza -. Le nostre cellule fanno fagocitosi, ovvero mangiano pezzi di se stesse, giocando un ruolo fondamentale per le nostre difese. Da una parte questo meccanismo permette la pulizia della cellula, dall’altro permette alla cellula stessa di sostenersi in situazioni difficili». Per Carlo Alberto Redi, direttore del Laboratorio di Biologia dello sviluppo dell'Università di Pavia, si tratta di «un riconoscimento fantastico alla ricerca di base». «L'autofagia è alla base di meccanismi fondamentali - spiega Redi -. Un processo importantissimo perché avviene in ogni tipo essere vivente complesso e in ogni fase, dall'embrione alla vecchiaia. È attivo in qualsiasi momento e, se si svolge in maniera sregolata, abbiamo lo sviluppo di una patologia».

Una carriera luminosa Il Nobel segna per Ohsumi il culmine di una carriera costellata di titoli e riconoscimenti: sempre quest'anno il biologo ha ricevuto il prestigioso Wiley Prize in Scienze Biomediche, della Rockefeller University di New York. Nel 2015 aveva ricevuto altri tre premi: il Keio Medical Science Prize, assegnato ai ricercatori che hanno dato un contributo significativo alle scienze mediche o a quelle della vita; l'International Prize for Biology per l'eccezionale contributo al progresso della ricerca nella biologia fondamentale; il Gairdner Foundation International Award, assegnato da una fondazione canadese nel campo delle scienze mediche, considerato precursore del Nobel. In passato il biologo giapponese aveva ricevuto altri attestati, come il Fujihara Award, della Fujihara Foundation of Science (nel 2005), il Japan Academy Prize (2006) e il Kyoto Prize for Basic Science (2012).