CRONACA – Due articoli pubblicati a gennaio sulla rivista Nature Methods hanno presentato una nuova tecnica per studiare le interazioni tra le cellule, in particolare neuroni e le cellule muscolari.
Grazie alla luce i ricercatori sono riusciti a “controllare” il movimento dei Caenorhabditis elegans, piccoli vermiciattoli che vengono utilizzati nei laboratori di tutto il mondo come organismi modello.
Quello che i ricercatori hanno fatto è mettere a punto un sistema per illuminare in maniera selettiva ed estremamente precisa alcune cellule specifiche e controllare i movimenti di questi piccoli vermetti lunghi appena 1 mm. I due video visibili alla fine dell’articolo sono solo due esempi di questi esperimenti, in cui si vede chiaramente come grazie ai fasci di luce sia possibile far cambiare repentinamente la direzione del movimento.
Niente paura! Nessuno vuole produrre dei robot da comandare a distanza, lo scopo di queste ricerche è di capire il funzionamento dei circuiti neuronali e scoprire come rispondono agli stimoli ambientali, ad esempio quando il C.elegans si muove per raggiungere del cibo.
Entrambe le ricerche sono il frutto della collaborazione multidisciplinare di diversi gruppi di ricerca, guidati da ricercatori della Harvard University e del Georgia Institute of Technology, e solamente grazie a questa collaborazione è stato possibile combinare tecniche di ingegneria genetica e di microscopia.
I ricercatori hanno inserito nel genoma del C.elegans dei geni per far produrre alcune proteine sensibili alla luce (come la channelrhodopsin-2 e la halorhodopsin) in determinate cellule. Hanno poi utilizzato fasci di luce variabile per attivare o spegnere queste proteine e decifrarne la funzione attraverso l’osservazione del comportamento dei vermetti. Con questo sistema si possono controllare la contrazione muscolare e i movimenti, come nel caso di stimolazioni ambientali.
kind of remote-control device for neurons
Alla base di queste ricerche c’è l’optogenetica, una tecnica sviluppata negli ultimi anni, che permette ai ricercatori di controllare l’attività dei neuroni con la luce.
Studiare un modello come il C.elegans consente di indagare i meccanismi biologici dei sistemi multicellulari, senza le difficoltà del manipolare organismi eucarioti più complessi. Alcuni mesi fa OggiScienza aveva già parlato di questo piccolo vermiciattolo e delle ricadute che queste ricerche hanno sulla comprensione dei meccanismi cellulari, soprattutto per quanto riguarda il sistema nervoso.
Questo nematode è infatto uno dei protagonisti della biologia sin dagli anni ’70, quando Sidney Brenner lo propose come un’alternativa allo studio della Drosophila melanogaster per comprendere il funzionamento dei geni.
Oggi il C.elegans non ha più segreti per noi, o quasi. Conosciamo esattamente il numero delle cellule che lo compongono e nel 1997 è stata pubblicata la sequenza del genoma. I dati del progetto modENCODE pubblicati alla fine del 2010, hanno poi aggiunto nuovi tasselli a questo puzzle.
Il C.elegans è un organismo multicellulare che permette quindi di studiare l’organizzazione dei tessuti e degli organi, così come lo sviluppo del sistema nervoso. Spesso inoltre i geni che negli eucarioti complessi sono raggruppati in famiglie costituite da molti componenti, nel verme si trovano in singola copia, rendendo il sistema molto più semplice e accessibile per studi genetici.
Cliccando sulle due immagini qui sotto si possono vedere due esempi degli esperimenti condotti da gruppo di Christopher Fang-Yen.
