Da CRISPR e limnee un indizio sulle asimmetrie

Dove stanno i nostri organi, quale lato del cervello ha quale funzione, in che verso gira l’intestino: nulla è lasciato al caso, la disposizione tra destra e sinistra nel nostro corpo è studiata a tavolino. Ma come? Quali sono le origini dell’asimmetria? Dove e quando si differenziano i due lati durante lo sviluppo dell’embrione? Domande ancora senza risposta, almeno fino a oggi. Due ricercatori della Tokyo University of Science hanno scoperto che il gene Lsdia1 è responsabile, da solo, del verso della spirale in Lymnaea stagnalis, una limnea, gasteropode noto col nome comune di lumaca degli stagni.

È una scoperta, pubblicata sulla rivista Development, che potrebbe aiutarci a capire qualcosa di più anche sull’asimmetria negli esseri umani, perché geni simili a Lsdia1 sono presenti in tutto il regno animale.

Perché le limnee?

La limnea L. stagnalis è un ottimo modello per studiare le differenze tra i due lati dell’organismo: la sua conchiglia infatti gira sempre verso destra, tranne in rari casi. I ricercatori hanno applicato la tecnica di editing genomico CRISPR/Cas9 per la prima volta nei molluschi, inserendo una mutazione nel gene Lsdia1 e disattivandolo. Il gene codifica per una proteina del citoscheletro, una struttura che aiuta la divisione di una cellula durante la replicazione. In studi precedenti si era già ipotizzato che Lsdia1 avesse un ruolo nel determinare il verso della conchiglia, ma nessuno era riuscito a dimostrarlo. Dopo aver disattivato il gene negli embrioni, i ricercatori hanno ottenuto dieci limnee adulte con la mutazione, tutte con la conchiglia sinistrorsa: hanno così dimostrato che Lsdia1 è responsabile, da solo, della direzione della spirale.

Ma c’è di più: gli studiosi hanno visto che la differenza tra le limnee con e senza mutazione si vede già quando l’embrione è ancora un’unica cellula, al primissimo stadio dello sviluppo.

“È l’evento di rottura della simmetria più precoce mai osservato”, spiega in un comunicato Reiko Kuroda, autrice dello studio. Dalla prima cellula l’informazione sull’asimmetria viene poi mantenuta nelle cellule figlie, grazie alla differenza nell’espressione di alcune proteine, e via via fino allo sviluppo dell’intero organismo. Le limnee ottenute nell’esperimento, con la spirale a sinistra, sono poi cresciute fino a diventare adulte, e si sono riprodotte per più generazioni dando vita a loro volta a esemplari sinistrorsi.

Dalle limnee agli umani

Per quanto riguarda noi esseri umani, l’asse destra-sinistra determina il posizionamento degli organi come il cuore, il fegato e lo stomaco, l’asimmetria di quelli bilaterali come cervello e polmoni, e la direzione di quelli tubulari, come l’intestino. Circa una persona su cinquemila soffre di difetti di asimmetria, come il situs inversus, in cui tutti gli organi sono speculari rispetto al normale, l’eterotassia, in cui sono invertiti solo gli organi di torace e addome (o alcuni di questi), e l’isomerismo, che riguarda nello specifico il cuore. Capire i meccanismi che determinano le differenze tra i due lati è quindi fondamentale, e la scoperta del ruolo di Lsdia1 è un punto di partenza importante, visto che questo gene ha dei parenti stretti anche negli esseri umani.

“Pensiamo che ci sia un unico meccanismo che si è conservato durante l’evoluzione e che accomuna molti gruppi animali”, spiega Masanori Abe, uno degli autori. “Lsdia1 è il gene a cui è stata data la caccia per tantissimi anni. Il prossimo passo è capire quali sono i meccanismi molecolari che controllano le dinamiche del citoscheletro. Inoltre, L. stagnalis è spesso usata per lo studio della percezione, dell’apprendimento e della memoria, quindi il successo della tecnica di editing genomico in questo organismo può aiutare ricerche future per lo studio di diverse malattie”.

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