Le cellule bioluminescenti che si vedono attraverso i tessuti

Molecole bioluminescenti talmente brillanti da risultare visibili anche all'esterno del corpo, attraverso i tessuti: le hanno ottenute alcuni ricercatori giapponesi ispirandosi a una reazione chimica che avviene nel corpo delle lucciole, delle meduse e di altri animali. Il team ha utilizzato le molecole per "illuminare" i neuroni di topi e bertucce e studiare così dal vivo, attraverso una telecamera agli infrarossi, il comportamento di cellule cerebrali deputate all'apprendimento.

come faretti. Da tempo si sfrutta la bioluminescenza per "taggare" singole cellule animali e seguirne poi il comportamento. Ma il bagliore che queste sprigionano non è in genere abbastanza intenso da oltrepassare i tessuti del corpo ed essere visibile anche all'esterno. In un articolo pubblicato su Science, Atsushi Miyawaki del Riken Brain Science Institute racconta come ha ottenuto molecole sintetica capaci di brillare (non nella luce visibile ma nell'infrarosso), 1400 volte più intensamente di quelle usate di solito.

La reazione chimica che fa "brillare" le lucciole coinvolge un enzima chiamato luciferasi e un pigmento - la luciferina - che gli scienziati avevano già adattato ad emettere luce nel vicino infrarosso, capace di oltrepassare i tessuti del corpo. Tuttavia questa versione modificata di luciferina non interagiva facilmente con quella naturale di luciferasi: i ricercatori hanno quindi lavorato per potenziare e migliorare l'enzima.

Conversione accelerata. Ne hanno create versioni con varie mutazioni e le hanno inserite in batteri che hanno poi irrorato di luciferina sintetica. Hanno quindi selezionato quelli che si illuminavano più vistosamente e hanno ripetuto il processo per 21 generazioni, sfruttando l'evoluzione diretta, finché non hanno ottenuto un enzima capace di interagire efficacemente con la luciferina sintetica.

Dal vivo. A questo punto, hanno iniettato cellule che esprimessero questo enzima nei topi e nelle bertucce, insieme al composto sintetico: la luce prodotta è risultata visibile con telecamere infrarosse (come si vede nei due video qui sotto: il testo prosegue dopo il filmato).

Potenziale. In questo modo è stato possibile far brillare persino una singola cellula nel polmone di un topo - un potenziale importante per chi fa ricerca sullo sviluppo di tumori, sul rigetto di tessuti trapiantati o sulla diffusione di cellule staminali. Nel cervello delle bertucce, le cellule bioluminescenti sono rimaste visibili e "brillanti" per un anno. Gli scienziati le hanno usate per studiare i neuroni dell'ippocampo, coinvolti in apprendimento e memoria, mentre gli animali venivano cambiati di posto.