Bioelettricità: il voltaggio può curare il cancro?

Prima che il tuo cervello avesse il suo primo pensiero, le cellule del tuo corpo comunicavano già con l’elettricità. Tendiamo ad associare le correnti elettriche esclusivamente ai fulmini, alle prese di corrente o ai neuroni. Eppure i bilioni di cellule che compongono il tuo corpo sono, in realtà, minuscole batterie viventi.

Per decenni la biologia ha considerato il genoma come il progetto definitivo e inalterabile dell’organismo ma, nei laboratori della Tufts University, il biologo Michael Levin ha dimostrato una realtà affascinante: il DNA è appena un catalogo di materiali —l’insieme di istruzioni per fabbricare le proteine con cui siamo costruiti—, mentre la guida che determina dove va ogni organo e come deve organizzarsi il corpo è una rete viva di cariche elettriche e voltaggi.

La memoria elettrica dello sviluppo

Immagina di poter cambiare il destino di una cellula senza modificarne il DNA, ma semplicemente alterandone il voltaggio. È esattamente ciò che ha ottenuto il gruppo di Levin nei suoi esperimenti con embrioni della rana Xenopus laevis. Alterando il flusso di ioni attraverso la membrana di un gruppo di cellule dell’intestino, sono riusciti a emettere un segnale elettrico preciso senza toccare un solo gene. Il risultato è stato che quelle cellule hanno ricevuto l’ordine di costruire un occhio completo e funzionante in mezzo al ventre.

La cosa più sorprendente è che le cellule modificate hanno «convinto» le vicine non alterate a collaborare alla costruzione della struttura. Le cellule sane comunicano di continuo attraverso minuscoli boccaporti intercellulari —i tunnel di comunicazione noti come giunzioni comunicanti (gap junctions)—, scambiandosi piccole particelle cariche per concordare i confini e l’anatomia di ogni organo.

Il voltaggio della salute (e la «sordità» del tumore)

Il cancro non comincia soltanto con un gene difettoso, ma con un blackout elettrico che isola la cellula dalla rete del tessuto.

Tutte le cellule del nostro corpo funzionano mediante gradienti ionici. Hanno minuscole porte nelle membrane chiamate canali ionici che pompano particelle cariche dentro e fuori (come sodio, potassio o calcio), generando una differenza di carica, ovvero il potenziale di membrana. Finché un gruppo di cellule mantiene il suo voltaggio sano, resta collegato all’assemblea di quartiere attraverso i suoi tunnel di comunicazione, cooperando affinché il corpo funzioni in armonia.

Che cosa succede quando compare il cancro? Il gruppo di Levin ha scoperto che il tumore comincia con un guasto in questo equilibrio elettrico. Le cellule tumorali subiscono un’alterazione drastica: perdono la loro consueta differenza di carica e si depolarizzano. Perdendo questo voltaggio, le giunzioni comunicanti (gap junctions) si chiudono di colpo. La cellula resta intrappolata in una specie di «sordità elettrica», isolata dal resto del tessuto. In quello stato di disconnessione dimentica di far parte di un organo superiore e torna a un comportamento primitivo ed egoista: dividersi senza controllo e accaparrarsi le risorse dell’ambiente.

La scintilla che inverte la malattia

Ripristinando il voltaggio naturale di una cellula tumorale, questa torna ad ascoltare gli ordini del corpo e il tumore viene riassorbito, pur mantenendo le sue mutazioni genetiche.

Da più di un secolo la medicina tradizionale cerca di combattere il cancro distruggendo le cellule malate con la chemioterapia o tentando di correggerne le mutazioni genetiche. Levin ha deciso di provare un approccio radicalmente diverso: invece di uccidere la cellula o alterarne i geni, ha deciso di ripristinarne la rete di comunicazione elettrica.

Nelle sue ricerche con modelli animali il gruppo ha introdotto oncogeni —geni aggressivi che causano il cancro—. Quando i tumori hanno cominciato a crescere, non hanno usato farmaci distruttivi. Hanno semplicemente applicato composti che hanno riaperto i canali ionici delle cellule tumorali, facilitando il passaggio degli ioni per restituire loro il voltaggio di membrana originale.

Il risultato è stato spettacolare. Recuperando il voltaggio sano, le cellule cancerose hanno riaperto i loro tunnel di comunicazione (gap junctions), si sono ricollegate alla rete del tessuto e sono tornate a obbedire agli ordini del corpo. Il tumore, semplicemente, è stato riassorbito e si è reintegrato come tessuto sano. Inoltre, hanno scoperto qualcosa di davvero impressionante: le mutazioni genetiche erano ancora presenti nel DNA, ma erano state completamente neutralizzate dal ripristino dell’equilibrio bioelettrico.

Il futuro della medicina: gli elettroceutici

Questa scoperta cambia profondamente il paradigma medico. Apre la porta all’era degli «elettroceutici»: dispositivi medici progettati per regolare i gradienti elettrici cellulari, guidare la rigenerazione degli organi o frenare malattie complesse. Curiosamente, questo tipo di terapie si usa già per trattare l’ipertensione o disturbi cardiaci, dato che il loro bersaglio terapeutico sono proprio i canali ionici.

La ricerca di Michael Levin ci invita a comprendere la biologia a partire dalle leggi della fisica e dalle cariche elettriche. Il cancro potrebbe smettere di essere visto come una condanna inevitabile dettata da geni difettosi per essere inteso come un problema di disconnessione nella rete elettrica delle cellule; uno squilibrio di voltaggio che, se impariamo a regolarlo, possiamo riportare alla normalità.

Riferimenti e supporto scientifico

• Induzione bioelettrica di organi ectopici. Pai, V. P., Aw, S., Shomrat, T., Lemire, J. M., & Levin, M. (2012). Transmembrane voltage potential controls embryonic eye patterning in Xenopus laevis. Development, 139(2), 313-323. Consultare lo studio su PubMed
• Riprogrammazione e prevenzione bioelettrica del cancro. Chernet, B. T., & Levin, M. (2013). Transmembrane voltage potential of somatic cells controls oncogene-mediated tumorigenesis at long range. Oncotarget, 4(9), 1460-1473. Consultare lo studio su Oncotarget
• Il codice morfogenetico e la bioelettricità (revisione generale). Levin, M. (2021). Bioelectric signaling: Reprogrammable circuits underlying embryogenesis, regeneration, and cancer. Cell, 184(8), 1971-1989. Consultare l’articolo su Cell