Un nuovo metodo rivela cosa ha fatto una cellula giorni fa
Una nuova tecnologia consente ora di conservare queste molecole di RNA all’interno delle cellule per diversi giorni
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Ciò che una cellula ha fatto alcune ore o alcuni giorni fa rimane per lo più sconosciuto ai ricercatori, che possono solo misurarne lo stato attuale. Questo rappresenta un problema quando si tratta di comprendere come si sviluppano le reazioni immunitarie o perché alcune cellule tumorali sopravvivono alla terapia.
Particolarmente illuminante a questo proposito è sapere quali geni sono attivi in una cellula. Ciò fornisce agli scienziati informazioni essenziali sul funzionamento delle cellule e dell’organismo. A tal fine misurano le molecole di RNA, che sono trascrizioni dei geni attivi. Tuttavia, in questo modo i ricercatori rilevano solo l’attività genica al momento della misurazione. Inoltre, ogni cellula può essere esaminata una sola volta: durante l’analisi dell’RNA, infatti, viene distrutta.
I ricercatori del Dipartimento di Biosistemi del Politecnico federale di Zurigo (ETH) a Basilea hanno ora sviluppato un metodo che consente di archiviare le molecole di RNA all’interno delle cellule. In questo modo, per la prima volta, non solo possono esaminare lo stato attuale di una cellula, ma anche ricostruire quali geni fossero attivi in passato.
«Non si vede più che la reazione abbia avuto luogo»
«Questo sguardo al passato è interessante, tra l’altro, per le reazioni di una cellula che durano solo brevemente – e ce ne sono molte: le reazioni immunitarie e di stress ne sono solo alcuni esempi», spiega Christopher Reinkemeier, postdoc nel gruppo del professor Randall Platt del Politecnico federale di Zurigo (ETH). In tali reazioni di breve durata, uno stimolo esterno attiva determinati geni. Non appena lo stimolo cessa, la cellula disattiva nuovamente questi geni.
Nell’ambito di uno studio, i ricercatori di Basilea hanno dimostrato come le cellule umane in coltura reagiscano a un neurotrasmettitore del sistema immunitario. «Se si effettua la misurazione troppo tardi con il metodo tradizionale, non si riesce più a rilevare che la reazione abbia avuto luogo», afferma Marcos Manero Carranza, dottorando nel gruppo di Platt e, insieme a Reinkemeier, primo autore dello studio.
Come funziona l’archivio dell’RNA
Per il loro archivio intracellulare di RNA, i ricercatori devono catturare le molecole di RNA e proteggerle dalla loro naturale degradazione. Infatti, le molecole di RNA normalmente non sono progettate per conservarsi a lungo.
A tal fine, gli scienziati utilizzano, tra l’altro, una proteina presente naturalmente nei cosiddetti granuli di stress. Si tratta di accumuli di RNA che si formano nelle cellule sottoposte a stress, ad esempio in caso di infezione. In tali situazioni, la cellula rallenta temporaneamente parte del proprio metabolismo e conserva le molecole di RNA per un uso successivo.
I ricercatori hanno ottimizzato biotecnologicamente questa proteina dei granuli di stress e altre due proteine. Hanno così creato un sistema che concentra le molecole di RNA di una cellula in una pellicola attorno ai mitocondri delle cellule, proteggendole dagli enzimi che degradano l’RNA, presenti naturalmente nelle cellule. I ricercatori introducono nelle cellule le istruzioni di costruzione delle tre proteine ottimizzate tramite i cosiddetti plasmidi. Le cellule assemblano poi autonomamente al loro interno il sistema di archiviazione. In questo modo è possibile archiviare diverse migliaia di molecole di RNA per ogni cellula per diversi giorni.
Indagare sulle cause delle recidive tumorali
Il nuovo metodo potrebbe ora consentire di individuare eventi rari all’interno delle cellule. Potrebbe rivelarsi particolarmente utile nei casi in cui i ricercatori individuino solo a posteriori quali cellule sono di loro interesse. Possono selezionare queste cellule e, successivamente, grazie all’archivio di RNA, esaminare quali geni fossero precedentemente attivi al loro interno.
I ricercatori hanno depositato una domanda di brevetto per la nuova tecnologia e intendono svilupparla ulteriormente, in modo che in futuro possa essere utilizzata anche negli animali e nella ricerca sul cancro.
Un possibile campo di applicazione sono le cellule tumorali che sopravvivono alla chemioterapia. Tali cellule possono in seguito contribuire a una recidiva. Attualmente è difficile determinare quali cellule sopravvivranno al trattamento e come si siano sviluppate in precedenza.
«Non è noto a priori quali cellule si svilupperanno in cellule persistenti e questo fenomeno è poco compreso», afferma Reinkemeier. «Se riusciremo a impiegare il nostro sistema nella ricerca sul cancro, potremo isolare le cellule persistenti e scrutarne il passato. In questo modo potremo studiare come queste cellule si formano e si sviluppano. Ciò potrebbe rappresentare un passo avanti decisivo nella ricerca sul cancro.»
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
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