Nuove scoperte sullo sviluppo embrionale
Una ricerca, finanziata dall'UE, condotta presso il Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL) ha aiutato gli scienziati ad acquisire nuove conoscenze sullo sviluppo embrionale. Grazie ad un microscopio sviluppato di recente, sono stati in grado di seguire le prime 24 ore della vita di un danio rerio, dalla fase unicellulare fino a 20.000 cellule. Sulla base dei dati raccolti attraverso questa osservazione, Philipp Keller e i suoi colleghi dell'EMBL hanno prodotto una rappresentazione tridimensionale dell'embrione di un danio rerio. Le loro scoperte sono state recentemente pubblicate sulla rivista Science. "L'embrione digitale è come Google EarthTM per lo sviluppo embrionale. Fornisce una visione d'insieme di tutto ciò che accade nelle prime 24 ore e permette di zoomare su tutti i dettagli cellulari e persino subcellulari," ha detto il dott. Joachim Wittbrodt, ex membro dell'EMBL. Usando la microscopia "digitale a fluorescenza con fascio di luce laser a scansione", i ricercatori sono stati in grado di osservare la localizzazione e il movimento dei nuclei delle cellule durante queste prime poche importantissime ore dello sviluppo embrionale straordinariamente in dettaglio. Il microscopio fa una scansione degli organismi viventi da angolature diverse usando un fascio di luce. I computer possono quindi compilare i dati per creare un'immagine tridimensionale. Più specificamente, la scansione microscopica ha fornito immagini in vivo dell'embrione del danio rerio a 1,5 miliardi di voxel (il corrispondente tridimensionale del pixel) al minuto. "Immaginate di poter seguire tutti gli abitanti di una città nel corso di una giornata usando un telescopio nello spazio. Questo si avvicina a seguire le decine di migliaia di cellule che formano un embrione vertebrato - solo che le cellule si muovono in tre dimensioni," ha spiegato Philipp Keller. Insieme ad Annette Schmidt ha condotto la ricerca nei laboratori del dott. Wittbrodt presso l'EMBL. Le osservazioni degli scienziati sono senza precedenti in un organismo tanto complesso quanto un vertebrato, e mostrano che i movimenti fondamentali delle cellule che più tardi formeranno il cuore e gli altri organi sono diversi rispetto a quanto si pensava prima. Inoltre, hanno scoperto che sono segnali provenienti dal lato materno del genoma ad indurre la rottura della simmetria morfodinamica negli stadi iniziali dello sviluppo. Questo processo determina l'asse corporeo testa-coda del pesce. Osservare lo sviluppo cellulare e registrare tutte le traiettorie "è importantissimo se si vuole, alla fine, correlare la funzione del gene con il risultato morfogenetico," ha spiegato il dott. Wittbrodt. "Quindi, per questo motivo, penso che sia fondamentale il fatto che adesso siamo in grado, da una parte, di rilevare tutti i movimenti delle cellule e infine - e questa è la prospettiva a lungo termine - correlare questo con il genoma e tutte le informazioni genomiche di cui disponiamo." Il danio rerio è un pesce d'acqua dolce il cui corpo è quasi trasparente durante gli stadi iniziali del suo sviluppo. Questo speciale tratto permette un accesso visivo unico all'anatomia interna dell'animale e rende il danio rerio un organismo modello molto prezioso nello studio di sviluppo embrionale, tossicologia e tossico patologia, specifiche funzioni e ruoli genetici di segnalazione nervosa. Gli scienziati stanno adesso allargando l'uso della nuova tecnica per sviluppare versioni digitali di altri organismi modelli come molluschi, embrioni di polli e altro. I risultati da loro ottenuti saranno resi disponibili al pubblico e alla comunità scientifica per aiutare l'insegnamento e la ricerca scientifica. Parte dei fondi per lo studio provengono dal progetto PLURIGENES ("Pluripotency associated genes to de-differentiate neural cells into pluripotent cells"), finanziato nell'ambito del Tema Scienze biologiche del Sesto programma quadro (6°PQ) della Commissione Europea.