Molti principi della biologia sono stati identificati nei cosiddetti schemi genetici. Quest’ultimi comportano l’inattivazione di molti geni uno per uno. Analizzando le conseguenze della perdita di geni, gli scienziati possono trarre conclusioni sulla sua funzione. In questo modo possono essere identificati tutti i geni necessari per la formazione di un cervello.
Negli esseri umani esiste una vasta conoscenza delle malattie genetiche e delle conseguenze delle mutazioni rilevanti per la malattia, ma la loro analisi sistematica era impossibile. Ora, il laboratorio Knoblich dell’IMBA ha sviluppato una tecnica rivoluzionaria che consente di analizzare in parallelo centinaia di geni nel tessuto umano. Hanno chiamato la nuova tecnologia CRISPR-LICHT e hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Science.
CRISPR-LICHT, una tecnologia che analizza i geni nel corpo umano
Utilizzando gli organoidi cerebrali, un modello di coltura cellulare 3D per il cervello umano sviluppato nel gruppo di Jürgen Knoblich all’IMBA, centinaia di mutazioni possono ora essere analizzate per il loro ruolo nel cervello umano. La base della tecnica è una combinazione della tecnologia CRISPR-Cas9 e un metodo di doppio codice a barre. Il trucco era applicare un RNA guida , ma anche un codice a barre genetico, un pezzo di DNA che si aggiunge al genoma delle cellule che si usa per far crescere gli organoidi.
Ciò permette di vedere l’intera linea cellulare di ogni organoide, mentre un secondo codice a barre ci permette di contare il numero di cellule generate da ogni cellula iniziale. Questo riduce il rumore e quindi possiamo determinare l’effetto di ogni RNA guida sul numero di cellule prodotte durante la crescita degli organoidi. I ricercatori hanno applicato CRISPR-LICHT alla microcefalia, una malattia genetica causata da una riduzione delle dimensioni del cervello e da una grave menomazione mentale. Per mezzo di questa nuova tecnologia, gli scienziati hanno esaminato tutti i geni sospettati di avere un ruolo nella malattia.
“Non solo siamo stati in grado di identificare i geni della microcefalia con CRISPR-LICHT, ma abbiamo anche individuato un meccanismo specifico coinvolto nel controllo delle dimensioni del cervello“, afferma Christopher Esk, autore dell’IMBA. Questo meccanismo influisce sull’integrità del tessuto e quindi sulla dimensione del cervello ed è stato identificato come una delle cause della microcefalia.
Il metodo può essere applicato ad altri modelli organoidi e a qualsiasi malattia che colpisce la formazione di organi. È un approccio completamente nuovo all’analisi dei disturbi cerebrali e ha un incredibile potenziale futuro, poiché può essere applicato a qualsiasi malattia del cervello, incluso l’autismo.
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