Klara, un pesce trasparente per la ricerca sull’invecchiamento

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La pigmentazione corporea di un organismo è causata da sostanze e strutture coloranti che si trovano ad esempio nelle cellule della pelle, dei capelli, delle piume o delle squame. Questa pigmentazione limita notevolmente 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 trasparenti.

Modelli di pesci trasparenti generati con successo, come nel pesce zebra o nel medaka (pesce giapponese), sono già utilizzati nella ricerca sul cancro .

I ricercatori del Leibniz Institute on Aging—Fritz Lipmann Institute (FLI) di Jena sono riusciti a generare un killifish trasparente (Nothobranchius furzeri), chiamato klara, utilizzando la tecnologia CRISPR/Cas9. Con una durata di vita di un solo anno al massimo, klara facilita gli studi in vivo dei processi legati all’invecchiamento. Ciò significa che le nuove scoperte sul ruolo e sulla funzione delle cellule potranno essere studiate in modo molto più completo e dettagliato in futuro. L’attuale studio è stato ora pubblicato su eLife .

Killifish : un modello animale per la ricerca sull’invecchiamento

“Negli ultimi anni, abbiamo stabilito con successo che il killifish – provienente originariamente dall’Africa orientale – è 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 finora il vertebrato dalla vita più breve che può essere tenuto in laboratorio. Inoltre, è geneticamente simile all’uomo, invecchia molto velocemente e mostra i tipici segni dell’invecchiamento, il che lo rende è molto interessante per la ricerca sull’invecchiamento”, aggiunge il Prof. Englert.

Con il sequenziamento completo del genoma di N. furzeri al FLI, è stata creata 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 all’invecchiamento- malattie correlate.

Inattivazione della pigmentazione mediante CRISPR/Cas9

“Nel killifish , ci sono tre tipi di cellule del pigmento che sono responsabili della bellissima colorazione del pesce”, spiega il dott. Johannes Krug, postdoc presso l’Englert Research Group.

“La disponibilità della sequenza del genoma del killifish ci ha dato l’opportunità di indagare se i metodi di modifica del genoma specifici della sequenza, come CRISPR/Cas9, potessero essere utilizzati per inattivare i geni responsabili della pigmentazione del corpo per ottenere un pesce trasparente da utilizzare nella ricerca sull’invecchiamento.

“Klara”: il killifish trasparente

CRISPR/Cas9 è un metodo ustato in biologia molecolare per inattivare o modificare i geni in una sequenza specifica, come se si tagliassero con un paio di forbici. Applicando questo metodo, i ricercatori sono riusciti a disattivare i geni responsabili della pigmentazione del pesce, generando così per la prima volta un killifish trasparente. Il pesce trasparente, che i ricercatori hanno chiamato klara (“klar” è la parola tedesca per “chiaro”), offre ora 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 al FLI, sia maschi che femmine, che possono ora essere utilizzati in numerosi progetti di ricerca sull’invecchiamento.

Che ruolo giocano le cellule senescenti nel processo di invecchiamento?

“Il pesce trasparente ha un grande potenziale per la ricerca sull’invecchiamento e apre una vasta gamma di applicazioni completamente nuove.

È noto che negli esseri umani, ma anche nei topi o nei killifish, il numero di cellule senescenti aumenta con l’età, provocando 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, in grado di 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. Etichettandole con fluorofori e quindi esaminandole con un microscopio a fluorescenza , possiamo sapere dove appaiono nel corpo e se sono probabilmente raggruppati in determinate posizioni e quali effetti ha la loro rimozione sulle cellule e sui tessuti circostanti”, afferma il dott. Krug, evidenziando i vantaggi di klara. Questo porterà a nuove intuizioni riguardo al ruolo e alla funzione di questa particolare popolazione cellulare durante l’invecchiamento.

(Photo: FLI / Kerstin Wagner)

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