I geni che influenzano le decisioni sul fato cellulare nelle fasi iniziali dell’embrione
Dopo la fertilizzazione da parte dello sperma, gli ovociti dei mammiferi subiscono una serie di divisioni cellulari che portano allo sviluppo della blastocisti. Il periodo che precede la formazione della blastocisti, chiamato anche periodo di sviluppo preimpianto, è caratterizzato da un aumento del numero delle cellule e dall’emergere di tre distinte linee cellulari. La presenza di queste linee porterà poi allo sviluppo di tutti i tipi di cellule necessari per la crescita del feto e ai tessuti non embrionali di supporto come la placenta. Questo processo di determinazione del fato cellulare è regolato da pattern rigorosi di espressione genetica. Il progetto IDNOVCELFAT2011 (Identification and characterisation of novel cell-fate influencing genes in pre-implantation mouse development), finanziato dall’UE, ha studiato la regolazione della formazione delle linee cellulari nella fase di preimpianto dello sviluppo embrionale dei topi, con l’intento, in particolare, di identificare e caratterizzare nuovi geni e meccanismi che influiscono sull’emergere delle tre linee della blastocisti. Gli scienziati hanno eseguito l’analisi bioinformatica dei dati precedenti sull’espressione genetica negli embrioni di topo prima dell’impianto per identificare potenziali nuovi geni che determinano il fato cellulare. Questi geni sono poi stati deregolati sperimentalmente nel contesto dell’embrione di topo preimpianto in fase di sviluppo tramite silenziamento o sovraespressione e la normale formazione delle linee cellulari delle blastocisti è stata confrontata con i controlli. I risultati indicano un ruolo del gene Socs3 nella regolazione della velocità della divisone cellulare, poiché l’ablazione genetica ha portato a blastocisti con più cellule. Lo stesso gene ha inoltre contribuito alle fasi finali dell’ovogenesi stabilizzando il funzionamento dei fusi. La ricerca ha mostrato che il gene Tead4 può condizionare la differenziazione verso l’endoderma primitivo, e verso le linee del trofoectoderma della blastocisti, potenziando geni specifici. Le osservazioni emerse dallo studio hanno indicato nel Tead4 il fulcro di un meccanismo integrato di determinazione del fato cellulare nelle prime fasi di sviluppo dell’embrione. Gli scienziati hanno scoperto i ruoli essenziali dei geni del tipo p38Mapk durante lo sviluppo preimpianto degli embrioni di topo. Impiegando inibitori specifici, hanno trovato che l’inibizione dei geni della fase a due cellule provoca l’arresto embrionale prima della formazione della blastocisti, dovuto probabilmente a difetti metabolici tra cui l’inibizione dell’autofagia. Nel complesso, i risultati del progetto hanno fornito informazioni fondamentali sugli eventi molecolari iniziali che regolano la determinazione del fato cellulare nell’embrione preimpianto. Questi risultati sono altamente rilevanti per i trattamenti IVF umani e per la derivazione di cellule staminali a scopo terapeutico.
Parole chiave
Embrione, fase preimpianto, blastocisti, Socs3, Tead4, p38Mapk, IVF, fertilizzazione in vitro
