Stringo il sedile mentre la Ferrari si ferma bruscamente a un incrocio, poi fa le fusa impaziente fino a quando la luce non cambia. Quando decolla, il ruggito sembra stranamente stravagante per le tranquille strade della periferia di Columbus, nell'Ohio.
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L'autista è Carlo Croce, uno scienziato italiano di 64 anni con una grande voce, capelli arruffati arruffati ed espressivi occhi scuri. Dirige il Human Cancer Genetics Program presso la Ohio State University e la sua Scaglietti Ferrari in argento è un simbolo appropriato del suo approccio alla scienza: grandioso, potente e, in questi giorni, particolarmente caldo.
Croce, che è cresciuto a Roma come figlio unico di un padre ingegnere meccanico e di una madre casalinga, ha frequentato la facoltà di medicina all'Università di Roma e si è recato negli Stati Uniti nel 1970 per studiare il cancro. "Ho pensato che fosse il posto di lavoro scientifico", afferma. Croce è stato uno dei primi scienziati a stabilire che il cancro - la crescita in fuga delle cellule normalmente tenute sotto controllo - può essere causata da cambiamenti genetici. Ha identificato particolari alterazioni geniche associate a tumori polmonari ed esofagei, nonché a vari tipi di linfoma e leucemia.
I colleghi affermano che Croce ha notevoli istinti scientifici. "Se gli spieghi cinque cose, può scegliere quasi infallibilmente quello che funzionerà", afferma Webster Cavenee, direttore del Ludwig Institute for Cancer Research di San Diego. "Sente l'odore di qualcosa di interessante e non sbaglia quasi mai."
Fu alcuni anni fa che Croce iniziò a fiutare una delle scoperte più sorprendenti e promettenti nella ricerca sul cancro. La scoperta ha posto lui e i suoi collaboratori all'avanguardia in un campo in forte espansione che promette tecniche migliorate per diagnosticare la malattia e, spero, nuovi trattamenti più efficaci. In effetti, l'ultimo lavoro di Croce fa parte di un modo completamente nuovo di guardare ai geni e al modo in cui la vita si regola da sola. Il che rende ancora più straordinario il fatto che la sua intuizione è arrivata solo dopo che lui e i suoi collaboratori avevano corso a velocità elevata in un vicolo cieco.
Una delle glorie della scienza del XX secolo fu la scoperta nel 1953 della struttura del DNA del materiale genetico; è un lungo polimero simile a una scala attorcigliato in una doppia elica. Ogni ramo è una catena di composti chimici, chiamati basi, e la loro sequenza esatta codifica le istruzioni di un gene, proprio come le lettere di una parola. Nel corso dei decenni, montagne di prove di laboratorio hanno portato gli scienziati a formulare due ipotesi fondamentali sui geni.
Innanzitutto, un gene è relativamente grande, in genere costituito da decine di migliaia di basi chimiche di seguito.
In secondo luogo, il compito principale di ogni particolare gene è quello di istruire le cellule a produrre la proteina corrispondente. Una proteina è una molecola grande e complicata che svolge una funzione specifica a seconda di come è prodotta: può far parte di una fibra muscolare o di un enzima che digerisce il cibo o un ormone che controlla la fisiologia, tra molte altre cose.
Certamente Croce sostenne queste ipotesi quando, nei primi anni '90, iniziò a identificare un gene coinvolto nella leucemia linfatica cronica, o CLL. Il tumore del sangue riempie il midollo osseo e i linfonodi con cellule cancerose che affollano le cellule sane del sistema immunitario, lasciando il corpo meno in grado di combattere le infezioni. Croce ha analizzato le cellule tumorali da persone con CLL e ha scoperto che a molti mancava lo stesso lungo segmento di DNA. Da qualche parte su quel segmento, pensò, era un gene cruciale per impedire ai globuli bianchi di diventare cancerosi.
Per quasi sette anni, Croce e i suoi colleghi hanno continuato a concentrarsi su diversi frammenti di quel filone di DNA a lungo sospetto, determinando minuziosamente la sua sequenza genetica, base per base. Hanno anche condotto numerosi esperimenti per verificare se i geni potessero causare CLL.
Hanno colpito. "Abbiamo caratterizzato ogni gene insanguinato presente in quel DNA e nessuno di questi era il gene" associato a CLL, ricorda Croce. "Ero molto frustrato." Così erano i suoi studenti e collaboratori. "Oh, ho bruciato la vita di alcune persone", aggiunge Croce. Un ricercatore ha abbandonato definitivamente la scienza per ottenere una laurea in economia aziendale.
Nel 2001, Croce assunse George Calin, un gastroenterologo rumeno, per affrontare il progetto che tutti avevano imparato a odiare. "Non aveva niente di peggio in laboratorio", scherza Calin.
"Guarda", disse Croce a Calin, "il gene deve essere lì."
Più o meno nello stesso periodo, stava iniziando a circolare una nuova comprensione della genetica. Stranamente, è stato facilitato da un verme mutante che non era in grado di deporre le uova. L'animale ha incontrato un destino orribile: centinaia di uova covate all'interno del suo corpo, facendolo esplodere. Victor Ambros, un biologo dello sviluppo allora ad Harvard (ora presso la University of Massachusetts Medical School), stava studiando la mutazione responsabile del difetto genetico del verme. Il verme, Caenorhabditis elegans, è una creatura microscopica che i genetisti adorano studiare perché è facile da coltivare - mangia batteri comuni - ed è trasparente, quindi tutte le sue 900 cellule possono essere osservate mentre si sviluppano. Curiosamente, mentre Ambros cercava il gene mutato, la sezione in cui apparentemente doveva essere diventata troppo piccola per contenere un gene normale. "È diventato sempre meno chiaro che questo pezzo di DNA potesse codificare una proteina", afferma. "È stato piuttosto sorprendente."
Dall'altra parte del fiume Charles, al Massachusetts General Hospital, un biologo molecolare di nome Gary Ruvkun stava studiando un diverso mutante di C. elegans . Ambros e Ruvkun sospettavano entrambi che il gene che Ambros stava cercando in qualche modo controllasse il gene che era andato storto nei vermi di Ruvkun. Lavorando su un sospetto, decisero di confrontare i due geni per vedere se si somigliavano.
"Ci siamo inviati via e-mail a vicenda le nostre sequenze e abbiamo deciso di chiamare più tardi se avessimo visto qualcosa", ricorda Ambros. "Uno di noi chiamò l'altro e io dissi: 'Gary, lo vedi? E lui disse:' Sì, lo vedo! '" Avevano trovato una corrispondenza perfetta: un tratto di DNA dalla breve sequenza genetica di Ambros identica a una sezione del gene di dimensioni normali di Ruvkun.
Il gene di Ambros era veramente minuscolo, lungo solo 70 basi, non 10.000 basi come altri geni. Ancora più strano, il gene non ha prodotto una proteina, come fanno altri geni. Invece, ha prodotto un altro tipo di materiale genetico, che ora è chiamato microRNA. I geni tradizionali producono anche l'RNA, una molecola che è chimicamente simile al DNA, ma che l'RNA ha vita breve, funge da semplice messaggero o intermediario nella costruzione di proteine. Ma questo microRNA era il prodotto finale del gene e non era un semplice messaggero.
Realizzati MicroRNA, Ambros e Ruvkun, lavorati da un meccanismo intrigante: si comportava come una striscia in miniatura di velcro. Poiché il gene microRNA corrispondeva a una parte di un gene tradizionale, il microRNA si attaccava all'RNA prodotto dal gene tradizionale. In tal modo, ha bloccato l'altro gene dalla produzione di proteine.
Fu una scoperta affascinante, ma i due scienziati pensarono che fosse solo una stranezza fino a quando, sette anni dopo, nel 2000, una ricercatrice nel laboratorio di Ruvkun, Brenda Reinhart, trovò un secondo gene microRNA nel worm. "Questo mi ha detto che i piccoli RNA sarebbero stati più comuni di quanto ci aspettassimo", afferma il biologo dello sviluppo Frank Slack, che ha contribuito alla scoperta nel laboratorio di Ruvkun ed è ora a Yale.
Il laboratorio di Ruvkun ha iniziato a cercare geni microRNA in altri animali. Come è accaduto, è stato un grande momento per cercare anomalie genetiche. Nel 2001, gli scienziati hanno completato una bozza dell'intera sequenza del DNA umano, noto come genoma umano, e stavano rapidamente sequenziando altri genomi, compresi quelli del topo, della senape, della mosca della frutta e del parassita della malaria. Alcuni genomi stavano diventando disponibili su database Internet e Ruvkun ha trovato lo stesso gene microRNA dal worm C. elegans in moscerini della frutta e esseri umani. Quindi ha trovato il gene nei molluschi, nei pesci zebra e in altre specie. Nel frattempo, il gruppo di Ambros e altri stavano trovando dozzine di geni microRNA aggiuntivi.
I risultati furono allettanti - dopo tutto, non tutti i giorni viene scoperta una nuova classe di geni - ma non era chiaro quale ruolo questi geni in miniatura potessero svolgere nella vita delle persone.
Fu allora che Carlo Croce e George Calin decisero di dare uno sguardo nuovo al misterioso caso del gene mancante di leucemia. Calin, che ora è un biologo molecolare presso il MD Anderson Cancer Center dell'Università del Texas, ha digitato nel suo computer le sequenze del gene microRNA note, confrontandole con il tratto di DNA che manca a molte cellule tumorali dei pazienti con CLL. "Erano esattamente lì", ricorda: due geni microRNA si trovavano proprio dove si supponeva che si trovasse il gene soppressore del CLL.
Calin chiamò subito Croce in laboratorio: "Dott. Croce, questi sono i geni!"
Croce guardò Calin e batté le palpebre. "S ---!", Lo ricorda Calin. "Questi sono i geni!"
Calin e Croce hanno testato campioni di sangue di pazienti affetti da leucemia e hanno scoperto che il 68% conteneva poco o nessuno dei due microRNA, mentre le cellule del sangue di persone senza cancro avevano molte molecole. Calin e Croce ne erano convinti: questi due piccoli geni producevano microRNA che sopprimevano il cancro.
"Sono rimasto sbalordito", afferma Croce. "Avevamo il dogma che tutti i geni del cancro fossero geni codificanti le proteine", afferma Croce. MicroRNA "ha spiegato molte cose che non potevamo spiegare prima. Ha cambiato il modo in cui abbiamo esaminato il problema."
Calin e Croce hanno pubblicato le loro scoperte nel 2002, la prima volta che qualcuno ha coinvolto i microRNA nelle malattie umane.
Da allora, "ogni cancro che osserviamo, troviamo un'alterazione nel microRNA", afferma Croce. "In ogni tumore umano probabilmente ci sono alterazioni del microRNA."
Croce vive in un palazzo signorile nel sobborgo di Columbus, nell'Alta Arlington. Cumuli di posta sono sparsi sul tavolo della cucina quando arriviamo. Croce è fuori casa da settimane, partecipa a conferenze e tiene conferenze al National Institutes of Health di Bethesda, Maryland, alla National Academy of Sciences di Washington, DC, a un incontro sul cancro a San Diego, alla Johns Hopkins University di Baltimora e a tre incontri in Italia. La casa sembra vuota e inutilizzata.
"Essenzialmente, è solo per dormire", il figlio di Croce, Roberto, 29 anni, dice più tardi della casa di suo padre. "Per lo più parcheggia lì solo i suoi averi. Se è in città, è al lavoro o esce con me." Roberto sta lavorando per un dottorato in economia allo stato dell'Ohio. (Carlo, che non si è mai sposato, ha anche una figlia di 12 anni che vive a Buenos Aires.)
All'interno della casa, l'arte, non la scienza, è al centro della scena. Croce possiede oltre 400 dipinti di maestri italiani dal XVI al XVIII secolo. Costruì un'ala cavernosa di 5.000 piedi quadrati - soffitti di 21 piedi e tutto il resto - per mostrare alcuni dei più grandi dipinti.
Croce dice di aver comprato il suo primo dipinto a 12 anni, per $ 100. Gli piace comprare quadri quando ha il sospetto di chi sia l'artista ma non lo sa con certezza. "Non chiedo mai a nessuno", dice. "Lo compro e poi potrei sbagliarmi o potrei aver ragione." Ha comprato un dipinto per $ 11.500 da una galleria di Napoli. Pensava che potesse essere di un pittore barocco di nome Bartolomeo Schedoni. "Ho fatto una foto dopo che è stata restaurata, e l'ho inviata all'esperto su Schedoni. Ha detto: 'Oh sì, quello è lo Schedoni.'" Il dipinto, dice Croce, probabilmente vale 100 volte quello che ha pagato.
"La sua collezione d'arte ha la stessa tendenza sperimentale della sua scienza", afferma Peter Vogt, ricercatore di cancro presso l'Istituto di ricerca Scripps di La Jolla e amico di Croce.
Nel corso degli anni, Croce ha brevettato diverse scoperte e co-fondato tre società. Il suo laboratorio all'Ohio State si trova agli ultimi due piani di un edificio di dieci piani. Con uno staff di circa 50 persone, il laboratorio ha un budget di circa $ 5 milioni all'anno, pari a una piccola azienda di biotecnologie. Il suo finanziamento proviene da sovvenzioni federali e private.
"Ci sono molte persone che direbbero che ha del tutto successo perché ha un'enorme quantità di risorse. In realtà penso che sia il contrario; penso che abbia enormi quantità di risorse perché ha successo", dice Cavenee.
Non appena Croce sospettava una connessione tra microRNA e cancro, ha iniziato a porre domande: le cellule tumorali avrebbero quantità diverse di microRNA rispetto alle cellule normali? Alcuni microRNA sarebbero più comuni di altri in alcuni tipi di cancro? "È stato davvero il primo a fare quel salto", afferma Slack sulla scommessa iniziale di Croce sui microRNA. "Qualcuno ha avuto la visione e il denaro di Carlos per far davvero avanzare il campo".
Nel 2003 Croce ha reclutato Chang-Gong Liu, allora sviluppatore di microchip presso Motorola, per progettare uno strumento in grado di verificare la presenza di microRNA in un campione di cellule o tessuti. Usando lo strumento, chiamato microarray, il laboratorio di Croce ha trovato microRNA che sembrano essere unici per alcuni tipi di tumori. Per il 3-5% dei pazienti il cui tumore ha metastatizzato o diffuso da una fonte sconosciuta all'interno del corpo, le implicazioni di questa scoperta sono enormi. Perché sapere dove è iniziato il cancro è la chiave per un trattamento ottimale - i tumori che si presentano in tessuti diversi rispondono a approcci diversi - i microRNA possono essere in grado di aiutare gli oncologi a prescrivere i migliori trattamenti per tali pazienti.
I microRNA possono anche essere in grado di stimare la gravità del cancro. Croce e i suoi collaboratori hanno scoperto che i livelli di due microRNA - chiamati Let-7 e mir-155 - prevedevano la sopravvivenza nei pazienti con carcinoma polmonare. Il gruppo di Croce ha anche trovato microRNA che predicono se il CLL di un paziente diventerà aggressivo o rimarrà lieve. In futuro, il profilo microRNA di un paziente potrebbe indicare se deve sottoporsi a un trattamento aggressivo e rischioso o uno più mite e più sicuro.
Oggi, i ricercatori hanno identificato circa 40 geni microRNA associati a tumori, compresi quelli di seno, polmone, pancreas e colon. Come i geni convenzionali che producono proteine, i geni del microRNA possono anche essere promotori del cancro, causando la malattia se producono troppi microRNA. Oppure possono essere soppressori del cancro; se sono danneggiati o persi, ne consegue il cancro. Inoltre, gli scienziati hanno iniziato a capire come i microRNA interagiscono con i geni tradizionali del cancro, rivelando un complesso quadro di connessioni che sembrano accadere all'interno delle cellule mentre la malattia prende il sopravvento.
La più grande speranza di Croce è che un giorno i microRNA possano essere usati come terapie. "Sono convinto, assolutamente convinto", dice, "che i microRNA diventeranno droghe". In alcuni recenti esperimenti, lui e un collega hanno iniettato microRNA nei topi con leucemia o cancro ai polmoni. Le iniezioni, dice, hanno fermato la crescita del cancro.
"Le prove sono estremamente forti in questo momento" che i microRNA svolgono un ruolo fondamentale nel cancro ", afferma Slack, " e sta diventando sempre più forte ogni giorno ".
Il cancro non è l'unica malattia in cui i microRNA stanno emergendo come attori importanti. Gli studi suggeriscono ora che questi geni in miniatura sono coinvolti nella funzione del sistema immunitario, nelle malattie cardiache, nella schizofrenia, nella malattia di Alzheimer e nella sindrome di Tourette. Oltre a ciò, esiste una lunga lista di malattie che sembrano avere una base genetica, ma per le quali non è stato identificato alcun gene convenzionale. Thomas Gingeras, ricercatore di genoma presso il Cold Spring Harbor Laboratory di New York, ritiene che alcune di queste malattie alla fine saranno collegate ai microRNA. "Penso che sarà senza dubbio il caso", afferma.
Forse perché le minuscole molecole esercitano così tanta influenza sul resto del corpo. Gli scienziati stimano che gli esseri umani abbiano circa 1.000 geni microRNA, che sembrano controllare l'attività di almeno un quarto dei nostri 25.000 geni codificanti proteine. "Siamo sbalorditi da quel numero e crediamo che sia un minimo", afferma il premio Nobel Phillip Sharp del MIT, nel cui laboratorio vengono studiati i microRNA.
Non sorprende, quindi, che alcuni scienziati esprimano imbarazzo e rimpianti di non essere riusciti a trovare prima i geni microRNA, principalmente perché non hanno contestato i presupposti di base sui geni.
"Non è stato un problema tecnologico", afferma Joshua Mendell, ricercatore di microRNA presso Johns Hopkins. "La tecnologia necessaria per studiare i microRNA non è diversa dalla tecnologia utilizzata negli ultimi due decenni", afferma. "Era più una barriera intellettuale".
Perfino Croce, nonostante tutto il suo successo, si rammarica di non aver riconosciuto prima i microRNA. Alla fine degli anni '80, il suo team stava perseguendo un gene del cancro in un tratto di DNA che non codificava per nessuna proteina. "Quindi abbiamo distrutto il progetto", afferma Croce. Ora sa che il gene era un microRNA. "Bias", dice, "è una cosa cattiva, cattiva".
Sylvia Pagán Westphal è una scrittrice che vive a Boston ed è specializzata in genetica, biologia e medicina.
"Stiamo cambiando il dogma" riguardo a ciò che gli scienziati credono sul DNA umano, afferma il ricercatore George Calin (presso la sua Università del Texas Lab). Ma il suo rivoluzionario lavoro con Croce è iniziato male. Non c'era "niente di peggio", scherza. (Robert Seale) 
La saggezza convenzionale riteneva che solo un enorme tratto di DNA potesse funzionare come un gene. La scoperta di un'entità genetica trascurata ribalta tale punto di vista. Croce "rimase sbalordita". (Greg Ruffing / Redux) 
Biologo molecolare Gary Ruvkun. (Jared Leeds) 
Biologo dello sviluppo Victor Ambros. (Jared Leeds) 
Mentre studiava i mutanti di un microscopico verme, Gary Ruvkun e Victor Ambros identificarono un gene che era incredibilmente piccolo. "Eravamo entusiasti di aver trovato qualcosa di nuovo", afferma Ambros, "e poi siamo rimasti perplessi". (Photo Researchers, Inc.) 
Grazie a studi recenti, è chiaro che i microRNA aiutano a rendere maligne alcune cellule (cellule di leucemia in rosa in mezzo a globuli rossi sani). Ora i ricercatori sperano di utilizzare il materiale genetico per migliorare la diagnosi e i trattamenti del cancro. (© 2009 Rettore e Visitatori dell'Università della Virginia) 
A Croce (a casa in Ohio) piace comprare tele prima ancora di sapere chi le ha dipinte. "La sua collezione d'arte ha la stessa tendenza sperimentale che la sua scienza ha", dice un collega. (Greg Ruffing / Redux) 
MicroRNA al lavoro : un gene tipico è un lungo tratto di DNA, con basi chimiche come pioli nella doppia elica; un gene codifica per un messaggero RNS che dirige la costruzione di una proteina designata. Un gene microRNA codifica per un grosso di RNA che può aderire a una parte di un RNA messaggero, disattivando l'assemblaggio proteico. (Infografica 5W)
