Quello che noi chiamiamo “musica” è una sequenza più o meno ritmica di onde acustiche prodotte da strumenti o altoparlanti che vengono raccolte dalle strutture dell’orecchio esterno e quindi convertite dagli ossicini dell’orecchio medio in vibrazioni meccaniche. Queste vibrazioni attivano canali ionici meccanosensibili nelle cellule ciliate dell’orecchio interno, causando la depolarizzazione della membrana e il rilascio di neurotrasmettitori che raggiungono il cervello e in definitiva influenzano le emozioni umane. Un sistema ingegnoso e mirabilmente complesso, che però nel prossimo futuro potrebbe anche essere sfruttato per una rivoluzionaria svolta in ambito medico.
Un team di ricercatori del Department of Biosystems Science and Engineering dell’ETH Zurich coordinato da Martin Fussenegger ha infatti ideato in laboratorio un geniale metodo di somministrazione dell’insulina in pazienti con diabete di tipo 1: utilizzare la musica (in particolare la canzone “We will rock you” dei Queen) per indurre e regolare il rilascio di insulina dalle cellule pancreatiche del paziente. Questo approccio potrebbe in teoria consentire di controllare i livelli di insulina in modo assolutamente indolore e anzi piacevole, eliminando la necessità di iniezioni.
I bioingegneri svizzeri hanno utilizzato un canale ionico del Ca2+ proveniente dal batterio Escherichia coli che risponde al suono in modo simile a quello uditivo umano. Hanno introdotto questo canale meccanosensibile a grande conduttanza (MscL) in una linea cellulare umana produttrice di insulina adattata da cellule β pancreatiche che non rispondevano più al glucosio, creando di fatto un sistema di controllo cellulare inducibile con la musica (MUSic-Inducible Cellular control, MUSIC) che collega funzionalmente la meccanotrasduzione azionata dalla musica da parte di MscL espresso ectopicamente alla secrezione vescicolare innescata dal calcio. Con questa configurazione, le vibrazioni dei “bassi” della canzone dei Queen hanno innescato un afflusso di ioni Ca2+ nelle cellule, che ha portato al rilascio di insulina. “A parte il canale batterico, tutto ciò che riproduce la dinamica del rilascio di insulina è di origine umana, quindi ci aspettiamo che questo sistema si interfacci davvero con la fisiologia umana”, spiega Fussenegger.
“È un lavoro rivoluzionario”
Perché proprio i Queen? I ricercatori hanno testato in realtà diverse canzoni, linee musicali strumentali e altri suoni. Fussenegger ha spiegato però che i rumori ambientali, la musica classica e le canzoni acustiche con molti suoni acuti non producono risposte nelle cellule paragonabili a quelle determinate dal rimbombo dei bassi, che deve raggiungere i 65 decibel necessari per il rilascio ottimale di insulina.
Lo studio, pubblicato sulla rivista “Lancet”, “è un lavoro rivoluzionario”, afferma Lei Sun, ingegnere biomedico dell’Hong Kong Polytechnic University. “Anche se la traduzione in pratica clinica è ancora lontana, almeno dal mio punto di vista, quindi sono prudentemente entusiasta. Mi domando però: la partecipazione a concerti o altri eventi musicali potrebbe inavvertitamente innescare il rilascio di insulina anche se i livelli di glucosio nel sangue sono normali nei pazienti portatori di queste cellule ingegnerizzate? Bisognerà mettere a punto una sorta di circuito di rilevamento per regolare la secrezione di insulina in base al livello di glucosio”.
“Ritengo che il controllo a distanza dei processi terapeutici sia il futuro”
“È affascinante”, dichiara Sreekanth H. Chalasani, neuroscienziato del Salk Institute for Biological Studies di La Jolla, che si occupa anche lui di sonogenetica ma non è coinvolto nello studio. “Ritengo che il controllo a distanza dei processi terapeutici sia il futuro. Tuttavia, mi aspetto che la ricerca risponda a diverse domande prima di sperimentare il sistema sugli esseri umani. In particolare, per quanto tempo queste cellule ingegnerizzate sopravvivono, quanto è efficace la produzione di insulina a sei mesi o a un anno di distanza, se è possibile produrre insulina solo in presenza di glucosio elevato”.
