L’editing genomico genera nuove conoscenze sulla funzione dei coralli
Le barriere coralline sono l’ecosistema più diversificato del pianeta, spesso definito come «foresta pluviale dell’oceano». Il riscaldamento delle temperature oceaniche provoca uno stress termico che fa diventare i coralli completamente bianchi. Se le condizioni non miglioreranno, si stima che il 70-90 % di questo organismo marino ecologicamente prezioso scomparirà nel corso della nostra vita. Con il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra), il progetto CORALCARE(si apre in una nuova finestra) si è avvalso della tecnica CRISPR/Cas9(si apre in una nuova finestra) per definire il coinvolgimento dei percorsi genetici nella risposta all’aumento delle temperature.
Riproduzione dei coralli e disegno sperimentale
L’applicazione della scienza genetica ai coralli presenta varie difficoltà: i ricercatori devono effettuare microiniezioni di CRISPR/Cas9 negli ovuli fecondati al microscopio, un processo fisicamente complesso. Poiché le specie di coralli si riproducono solo una volta all’anno, gli scienziati possono agire in uno spazio temporale limitato. CORALCARE è il frutto di una collaborazione tra l’unità di ricerca francese Tropical Marine Ecology of the Pacific and Indian Oceans ENTROPIE(si apre in una nuova finestra) e l’Istituto australiano di scienze marine(si apre in una nuova finestra) (AIMS). Gli esperimenti sono stati condotti presso la struttura dell’AIMS, che ospita colonie di coralli adulti mantenuti in vasca e fornisce un laboratorio dotato di un dispositivo di microiniezione e uno stereoscopio a fluorescenza per la ricerca. Al momento della riproduzione dei coralli, durata nove giorni, in una parte delle diverse centinaia di uova rilasciate ogni notte sono state iniettate molecole CRISPR/Cas9 per modificare il gene bersaglio della sacsina. Le uova rimanenti sono state divise in due gruppi di controllo: in un gruppo sono stati iniettati i reagenti CRISPR, ma senza capacità di editing genomico, mentre nell’altro gruppo non è stato iniettato nulla. Le uova dello studio sono state allevate sotto forma di larve e, dopo aver raggiunto lo stadio del nuoto, sono state sottoposte a condizioni di stress termico. Per quattro giorni, la metà di ogni coorte è stata esposta a temperature di 34 ℃, mentre la restante metà è stata esposta alla temperatura ambiente della barriera corallina di 27 ℃. Poiché la maggior parte delle specie di coralli si riproduce in estate, le strutture di ricerca dell’AIMS erano molto richieste. Tuttavia, CORALCARE ha segnato una svolta con una specie che si riproduce in autunno. Severine Fourdrilis, borsista delle Azioni Marie Skłodowska-Curie, afferma: «Per la prima volta siamo riusciti a far riprodurre Acropora subabrolhosensis in cattività nella stagione autunnale e ne abbiamo documentato la durata di riproduzione: disporre di un’altra specie e di ulteriori tempi di riproduzione per l’editing genomico accelererà la ricerca.»
Geni bersaglio e prospettive dell’editing chimico
CORALCARE ha utilizzato la microiniezione per intervenire sul gene sacsina, approfondendone la conoscenza. Gli esperimenti hanno dimostrato che nel corallo Acropora loripes il gene svolge un ruolo protettivo in risposta allo stress termico. «Le larve in cui la sacsina era stata modificata e a cui mancava la funzione del gene hanno mostrato una maggiore mortalità in condizioni di stress termico. Questi risultati supportano il ruolo di almeno un gene sacsina nella termotolleranza della larva di corallo», osserva Fourdrilis. Mentre la microiniezione è una tecnica di editing genomico impegnativa, i progressi della trasfezione, o iniezione chimica, offrono un approccio più efficiente. Fourdrilis afferma: «Il progetto ha quindi identificato e collaudato sostanze chimiche promettenti per la trasfezione CRISPR. È stato identificato un vettore in grado di trasportare le molecole CRISPR nelle uova di corallo.» La trasfezione consentirà di modificare vari geni contemporaneamente, ampliando rapidamente la portata della ricerca scientifica. Questo sviluppo arriva giusto in tempo, dato che una conoscenza più approfondita della genetica dei coralli serve a preservare le barriere coralline di tutto il mondo per le generazioni a venire. Queste specie di coralli potranno essere salvate grazie all’evoluzione assistita, ma prima è indispensabile che gli scienziati ne capiscano meglio le funzioni genetiche.
