Mappare l’espressione genica con due colori
La risonanza magnetica (MRI, Magnetic Resonance Imaging) è uno strumento importante per la pratica clinica e la ricerca medica. Fin dalla sua invenzione, negli anni Settanta del secolo scorso, questa tecnologia ha aiutato medici e scienziati a rilevare, monitorare e tracciare numerose patologie, e negli ultimi decenni una serie di progressi ha permesso di migliorarne le prestazioni. Ora la sua efficacia potrebbe aumentare ulteriormente grazie a un nuovo metodo sviluppato da ricercatori in Israele e negli Stati Uniti. La squadra di ricerca, sostenuta dai progetti GeneREFORM e AutoCAb, finanziati dall’UE, ha trovato un modo di usare l’MRI per tracciare due diversi geni, utilizzando due colori.
Un traguardo importante
Mappare in tempo reale l’espressione genica nelle cellule del nostro corpo con due colori a contrasto può offrire informazioni preziosissime su processi biologici attualmente invisibili. Le proteine multicolori luminose, generalmente usate nella microscopia a fluorescenza per tracciare l’espressione genica, non sono di grande aiuto per osservare i processi nella profondità dei tessuti umani. Sebbene oggi l’MRI permetta di farlo, produce solo immagini in scala di grigi che non offrono informazioni specifiche sull’espressione genica. Questo obiettivo è ora raggiunto grazie al nuovo metodo sviluppato dagli scienziati. «Un giorno potremmo usare l’MRI per analizzare le profondità del corpo per un periodo prolungato, così da scoprire i processi che avvengono nei tessuti senza rimuoverli per studiarli al microscopio», osserva in un articolo pubblicato su «Phys.org» il dott. Amnon Bar-Shir dell’Istituto scientifico Weizmann, in Israele, che ha ospitato i progetti GeneREFORM e AutoCAb. «Il nostro metodo rappresenta un grande passo in questa direzione», continua il dott. Bar-Shir, che è inoltre autore corrispondente dello studio collegato, pubblicato sulla rivista «Nature Biotechnology». La squadra di ricerca ha ingegnerizzato due gruppi di geni reporter altamente attivi, ciascuno dei quali esprimeva due enzimi progettati allo scopo. Inoltre, ha progettato due sonde molecolari innovative che l’MRI è in grado di rilevare, a differenza di quelle fluorescenti i cui segnali possono essere bloccati dai tessuti più spessi. Le sonde reporter sono iniettate nel flusso sanguigno e si accumulano esclusivamente nei geni reporter che esprimono gli enzimi appositamente progettati. Il segnale emesso dalle sonde in risposta alle diverse frequenze dell’MRI permette di tracciare l’espressione dei geni reporter, poiché ogni sonda mostra un colore diverso sulla mappa della risonanza. «L’espressione genica ci permette di conoscere le attività di ogni cellula», afferma la dott.ssa Hyla Allouche-Arnon, autrice principale del progetto, altra scienziata dell’Istituto scientifico Weizmann. «Grazie al nostro metodo, ora la ricerca può applicare l’MRI in vari ambiti per tracciare l’attività di ogni genere di processo, come quelli che coinvolgono vari tipi diversi di cellule cerebrali o immunitarie.» I ricercatori hanno collaudato il metodo su topi vivi, utilizzando una potente apparecchiatura di MRI dotata di un magnete di circa 15 tesla. Successivamente, alcune scansioni hanno rilevato i segnali delle due sonde, mostrando la posizione precisa delle cellule che esprimevano le proteine ingegnerizzate, a loro volta visualizzate con i colori verde e rosa. Il metodo messo a punto con il sostegno dei progetti GeneREFORM (Genetically Encoded Multicolor Reporter Systems For Multiplexed MRI) e AutoCAb (Automated computational design of site-targeted repertoires of camelid antibodies) può essere sviluppato ulteriormente per mappare simultaneamente più di due geni con diversi colori. In futuro, se adattato per l’uso sugli esseri umani, potrebbe trovare impiego per il monitoraggio non invasivo di processi rilevanti, ad esempio i progressi dei trattamenti contro il cancro. Per maggiori informazioni, consultare: progetto GeneREFORM progetto AutoCAb
Parole chiave
GeneREFORM, AutoCAb, gene, gene reporter, MRI, risonanza magnetica per immagini, espressione genica