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I ricercatori sono riusciti, con l’aiuto della tecnologia CRISPR/Cas9, a generare un pesce trasparente ideale per studi in vivo sui processi legati all’età.
La pigmentazione del corpo di un organismo è causata da sostanze coloranti e strutture che si trovano nelle cellule della pelle, dei capelli, delle piume o delle squame, per esempio.
Questa pigmentazione limita considerevolmente le indagini su processi importanti all’interno di un organismo vivente (in vivo).
Per fornire una visione dettagliata del corpo vivente, gli scienziati hanno utilizzato organismi modello trasparenti.
I modelli di pesci trasparenti generati con successo, come nel pesce zebra o nel medaka (pesce di riso giapponese), vengono già utilizzati nella ricerca sul cancro.
La durata della vita fino a cinque anni nel pesce zebra o due anni a medaka hanno ampiamente limitato l’uso di quelle specie nella ricerca sull’invecchiamento, in quanto rendono tali indagini troppo lunghe e costose.
I ricercatori del Leibniz Institute on Aging – Fritz Lipmann Institute (FLI) di Jena sono ora riusciti a generare un pesce trasparente (Nothobranchius furzeri), chiamato klara, utilizzando la tecnologia CRISPR / Cas9.
Con una durata di vita di un solo anno al massimo, klara facilita studi in vivo sui processi legati all’età.
Ciò significa che nuove scoperte sul ruolo e la funzione delle cellule possono essere studiate in modo molto più completo e più dettagliato in futuro. L’attuale studio è stato ora pubblicato sulla rinomata rivista eLife.
“Negli ultimi anni abbiamo utilizzato un pesce, proveniente originariamente dall’Africa orientale e conosciuto come la splendida carpa turchese di terra grazie alla sua bella e sorprendente colorazione, come un nuovo organismo modello nella ricerca sull’invecchiamento presso il nostro istituto”, riferisce il Prof. Christoph Englert, leader del gruppo di ricerca presso il Leibniz Institute on Aging – Fritz Lipmann Institute (FLI) di Jena e professore di genetica molecolare presso la FSU Jena.
“Con una durata massima di vita fino a un anno, questo pesce è fino ad ora il vertebrato più breve che può essere tenuto in laboratorio. Inoltre, è geneticamente simile agli esseri umani, invecchia molto velocemente e mostra segni tipici dell’invecchiamento, il che lo rende molto interessante per la ricerca sull’invecchiamento “, aggiunge il Prof. Englert.
Con il sequenziamento completo del genoma di N. furzeri al FLI, è stata fatta una base importante per le analisi future: la capacità di attivare e disattivare specificamente i geni e quindi conoscere l’influenza dei singoli geni sull’invecchiamento o in relazione alle malattie legate all’invecchiamento.
“Nella carpa turchese ci sono tre tipi di cellule pigmentate che sono responsabili della colorazione molto bella del pesce”, spiega il dottor Johannes Krug, un postdoc del gruppo di ricerca Englert.
“La disponibilità della sequenza del suo genoma ci ha dato l’opportunità di indagare se i metodi di modifica del genoma specifici della sequenza, come CRISPR / Cas9, potrebbero essere utilizzati per inattivare i geni responsabili della pigmentazione del corpo per ottenere un pesce trasparente da utilizzare nella ricerca sull’invecchiamento. Questi studi sono stati l’obiettivo principale della mia tesi di dottorato presso la FLI. “
CRISPR / Cas9 è un metodo di biologia molecolare che può essere utilizzato per inattivare o modificare i geni in modo specifico per sequenza, come se li tagliasse con un paio di forbici.
Applicando questo metodo, i ricercatori di Jena sono riusciti a disattivare i geni responsabili della pigmentazione del pesce, generando così per la prima volta un pesce trasparente, che i ricercatori hanno chiamato klara (“klar” è la parola tedesca per “chiaro”), e ora offre ai ricercatori una visione chiara degli organi interni e del loro sviluppo all’interno di un animale vivente.
La linea di pesci trasparenti comprende attualmente circa 200 animali della FLI, sia maschi che femmine, che ora possono essere utilizzati in numerosi progetti di ricerca sull’invecchiamento.
“Il nostro pesce trasparente ha un grande potenziale per la ricerca sull’invecchiamento e apre una vasta gamma di applicazioni completamente nuove. Nel mio gruppo, la nuova linea di pesci trasparenti è già utilizzata per studi in vivo sulle cellule senescenti”, riferisce il Prof. Englert.
Le cellule senescenti sono cellule che non si dividono più e che influenzano le cellule e i tessuti circostanti rilasciando costantemente fattori pro-infiammatori. Finora, si sa poco sul ruolo e la funzione di quelle cellule.
È noto che negli esseri umani, ma anche nei pesci, il numero di cellule senescenti aumenta con l’età, causando una sorta di infiammazione permanente nel corpo durante il processo di invecchiamento.
La rimozione mirata delle cellule senescenti potrebbe quindi contribuire a migliorare la salute o addirittura rallentare il processo di invecchiamento.
La ricerca e lo sviluppo di sostanze note come senolitici, che possono rimuovere efficacemente le cellule senescenti dal corpo, è quindi di grande interesse non solo per l’industria farmaceutica e anti-invecchiamento, ma anche per la ricerca sull’invecchiamento.
“Con la linea klara, ora possiamo studiare il ruolo delle cellule senescenti nell’organismo vivente a livello molecolare. Etichettandoli con fluorofori e poi esaminandoli al microscopio a fluorescenza, possiamo imparare dove appaiono nel corpo e se sono eventualmente raggruppati in determinate posizioni e quali effetti ha la loro rimozione sulle cellule e sui tessuti circostanti “, afferma il dottor Krug, sottolineando i vantaggi di klara.
Ciò porterà a nuove intuizioni riguardanti il ruolo e la funzione di questa particolare popolazione cellulare durante l’invecchiamento.
Foto: FLI / Kerstin Wagner
