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ZebraZoom: Kinematic analysis for drug and genetic screening in zebrafish

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Un tracciatore pesce zebra per agevolare lo sviluppo di farmaci

Un pacchetto software gratuito e open-source consentirà agli scienziati di esaminare con maggiore chiarezza gli effetti sul comportamento di farmaci candidati, agevolando la scoperta di nuove cure e terapie.

Salute

Prima che i trattamenti per i disturbi neurologici, quali l’Alzheimer o l’epilessia, possano raggiungere i pazienti, i potenziali farmaci devono essere accuratamente analizzati per valutarne l’efficacia e la sicurezza. I test sui roditori e i primati, storicamente impiegati come modelli animali di riferimento, sono lunghi e costosi, oltre che sempre più oggetto di polemiche. Le larve di pesce zebra sono emerse negli ultimi anni come una potenziale alternativa efficiente in termini di tempo e costi. Una delle motivazioni di ciò consiste nel fatto che il genoma del pesce zebra è molto simile a quello umano: circa l’84 % dei geni associati alle malattie negli esseri umani dispone di controparti nel pesce zebra. Sono presenti inoltre altri vantaggi. Ogni coppia di pesce zebra maschio e femmina depone centinaia di uova ogni settimana, il che significa che gli esperimenti di screening farmacologico possono essere condotti con una processività elevata. Lo studio del movimento delle larve è uno dei modi attraverso cui i ricercatori possono esaminare gli effetti dei farmaci sugli animali. «Una sfida chiave è costituita dal fatto che le larve di pesce zebra sono piccole, con un corpo lungo solo 4 mm, e si muovono rapidamente», spiega Claire Wyart, coordinatrice del progetto e responsabile di gruppo presso l’Istituto del cervello di Parigi (ICM), in Francia. «Ciò significa che l’analisi non può essere semplicemente condotta manualmente, ma è necessaria una sofisticata elaborazione delle immagini». Le attuali soluzioni analitiche si basano su costosi software commerciali o su software di elaborazione delle immagini open-source che offrono applicazioni limitate. Wyart ha identificato un urgente bisogno nei confronti di una tecnologia disponibile gratuitamente, in grado di acquisire con una risoluzione elevata i movimenti comportamentali del pesce zebra quando risponde ai farmaci.

Tracciare il comportamento animale

Wyart e il suo collega Olivier Mirat dell’ICM hanno iniziato a sviluppare il loro software di tracciamento, dal nome ZebraZoom, nel 2010. Il programma, semplice da installare e utilizzare, individua movimenti specifici ed estrae i dati sui tali modelli di movimento. L’obiettivo di questo progetto finanziato dall’UE consisteva nel valutare il potenziale di mercato per la loro innovazione, nonché nello sviluppare piani aziendali e di commercializzazione rivolti agli utenti finali. «Abbiamo scoperto che i nostri principali utenti bersaglio erano i laboratori di ricerca accademici che necessitavano di quantificare il comportamento dei modelli animali, nonché degli animali in libertà», afferma Wyart. «Desideriamo inoltre lavorare in futuro con aziende farmaceutiche». Sono stati ricevuti riscontri da dieci gruppi di ricerca attraverso il software ZebraZoom. «Abbiamo appreso moltissimo da queste interazioni e stiamo ora lavorando a una nuova versione rivista», aggiunge Wyart. «Ad esempio, abbiamo cercato di rendere il software più intuitivo e adattabile, con nuove funzionalità quali il tracciamento oculare e della coda».

Scoperte di nuovi farmaci

A differenza delle soluzioni commerciali di software, ZebraZoom può essere scaricato gratuitamente ed è open-source. «Ciò significa che chiunque può visualizzare e ispezionare il codice sorgente su cui si basa, riportando potenziali bug e contribuendo addirittura alla scrittura di nuovo codice», osserva Wyart. «La nostra visione consiste nel fornire un software e un supporto iniziale gratuiti. Prevediamo inoltre un servizio a pagamento per gli utenti che necessitano di un maggiore supporto o che desiderano la creazione di funzionalità personalizzate». Il tracciamento e l’analisi comportamentale in laboratorio, e in natura, sono fondamentali per la comprensione dei sistemi biologici. L’emergere del pesce zebra come modello di studio praticabile ha aperto le porte a nuove possibili scoperte e Wyart è fiduciosa del fatto che ZebraZoom contribuirà a una loro realizzazione. «Il nostro impegno aiuterà gli scienziati a scoprire gli impercettibili, ma importanti, effetti dei farmaci e delle mutazioni», afferma. «Ciò potrebbe condurre alla scoperta di cure per le malattie».

Parole chiave

ZebraZoom, neurologico, pesce zebra, farmaci, geni, genoma, software

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