Una tecnica per tracciare lo sviluppo delle cellule

In laboratorio un registratore cellulare segue la sorte di un pesce, dall’uovo all’adulto. E promette grandi scoperte.

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Il danio zebrato (Danio rerio) è uno dei modelli animali più studiati in laboratorio, sia per la facilità di allevamento sia per la possibilità di seguire le cellule durante lo sviluppo.|Marcin, Flickr

Uno dei processi più complessi e misteriosi di un essere vivente è quello che porta dall’uovo fecondato all’adulto. Cosa accade alle singole cellule? Quali sono quelle più importanti nell’intero sviluppo? Com’è possibile seguire la sorte di ogni “linea di cellule” (cioè quelle derivate dalla replicazione di una singola cellula progenitrice)?

 

Le tecniche finora usate rispondono solo in parte a queste domande: adesso si è aggiunto un altro metodo che usa una nuova e potente tecnica di modifica del Dna. E grazie a questo si è scoperto che la maggior parte delle cellule del corpo derivano da pochi antenati cellulari.

Enzimi di precisione. La tecnica, inventata da ricercatori statunitensi di varie università, è chiamata Gestalt, da genome editing of synthetic target arrays for lineage tracing (editing del genoma di bersagli sintetici per il tracciamento delle linee cellulari) e l'articolo che la presenta è apparso sulla rivista Science.

 

Il tutto parte da una scoperta quasi casuale fatta da Alexander Schier, uno degli autori del lavoro: per distruggere un gene in un piccolo pesce usato in laboratorio, il danio zebrato (Danio rerio), utilizzò la tecnica Crispr/Cas 9, in cui un enzima, appunto il Cas9, guidato da un tratto di Rna, modifica con precisione zone particolari del genoma.

 

Si accorse che introducendo Rna guida ed enzimi nelle cellule del pesce, queste tenevano traccia delle modifiche nei geni, dagli inserimenti di nucleotidi estranei (inserzioni) ai tagli (delezioni). In questo modo, insieme a Jay Shendure e altri, ha sviluppato la tecnica. Hanno inserito nelle uova fecondate di danio zebrato tratti di Dna che possono fungere da bersaglio per le modifiche Crispr; insieme a esse hanno introdotto l’enzima, e gli Rna che lo guidano, in varie posizioni del Dna estraneo.

 

 

Col passare delle generazioni, le modifiche effettuate dal Cas 9 si sono accumulate e sono diventate una specie di firma della cellula, un codice a barre. È in questo modo possibile seguire la sorte di ogni singola cellula, e soprattutto di quelle delle generazioni precedenti, le quali avevano parte delle stesse modifiche.

 

Poche cellule madri. Dopo aver isolato i genomi di oltre 200.000 cellule, con 1000 differenti Dna modificati con la tecnica, il gruppo di ricerca ha già fatto alcune scoperte importanti: per esempio che la gran parte delle cellule di un tessuto ha pochi progenitori. Il 25% delle differenti firme è all’origine del 90% dei tessuti del corpo, e da circa 5 cellule deriva la maggior parte del sangue.

 

La tecnica potrebbe servire a tracciare alcuni tessuti problematici, per esempio quelli tumorali, per capire quali siano le linee più importanti e che “tragitto” percorrano per arrivare a diventare così letali. Oppure per capire quali siano i fattori ambientali più importanti nello sviluppo, e dove agiscano nel genoma. Insomma, questa tecnica potrebbe dimostrasi utilissima nello sudio dello sviluppo e in alcune parti della medicina. 

 

30 Maggio 2016 | Marco Ferrari