lunedì 4 maggio 2015

RETI GENICHE E CELLULE STAMINALI

Quanto sono simili le cellule staminali in coltura all'embrione ai primi stadi di sviluppo?

Lo rivela uno studio condotto da Huang alla UCLA di Los Angeles  in collaborazione con la Waseda University di Tokyo e pubblicato lo scorso ottobre sulla prestigiosa rivista Cell. Per la prima volta l'insieme dei geni espressi nelle cellule embrionali di topo e umane viene confrontato con quello dell'embrione a vari stadi di sviluppo. La rilevanza del lavoro sta nell'impiego di un metodo computazionale di analisi di conservazione delle reti geniche. Il risultato dimostra che le cellule staminali in coltura correlano con stadi precisi dello sviluppo embrionale. L'articolo inoltre evidenzia come le cellule murine siano sostanzialmente diverse dalle analoghe "colleghe" umane.


Per capire meglio, però, è necessario fare qualche premessa.

Espressione genica

Un gene è un pezzo di DNA che serve per produrre una proteina. Perché questo accada, il DNA deve essere letto- si dice "trascritto"- e poi tradotto nella futura proteina.
I geni sono gli stessi in tutte le cellule dell'individuo. Tuttavia, il tempo e il modo in cui vengono trascritti non e' lo stesso. In un certo tipo di cellula alcuni geni si accendono o si spengono (cioè vengono o meno trascritti) secondo schemi unici. Questo fa si che, durante lo sviluppo embrionale, una cellula diventi neurone, un'altra cellula del cuore, un'altra della pelle, e così via.

Oggi tramite strumenti sofisticati e algoritmi, è possibile ottenere e analizzare tutti i trascritti e confrontare tipi cellulari diversi fra loro. Queste liste vengono conservate in banche dati e messe a disposizione dei ricercatori.


Reti di regolazione genica (GRN)

L'organizzazione dei geni in una cellula somiglia a quello dei social network. Network, infatti, significa rete. I membri di un social network sono come geni collegati fra di loro. Non tutti i membri di un social network sono uguali. Alcuni membri sono più influenti perché hanno più amici di altri. Se si volesse rappresentare il concetto graficamente, i membri sono come sfere da cui partono le frecce che collegano altre sfere. L'elemento più influente è quello con il più alto numero di connessioni. I geni associati a determinati meccanismi biologici (crescita, sopravvivenza, eccetera) formano delle sottoreti. Sarebbe l'equivalente dei gruppi su Facebook. Queste sottoreti si chiamano moduli.

Descrizione dello studio

Nel lavoro gli autori studiano come i moduli si conservano nelle staminali embrionali umane e di topo una volta messe in coltura rispetto all'embrione originario. Per fare ciò, raccolgono dati disponibili di trascritti di 125 e 6 campioni per topo e uomo rispettivamente. Tramite metodi computazionali, queste liste vengono modellate a formare le reti. Lo stesso viene fatto per i dati relativi a vari stadi dello sviluppo embrionale. Infine, le reti vengono sovrapposte. Viene valutata cioè, la struttura propria della rete, in termini di numero di moduli, di elementi centrali dei moduli e di numero di connessioni.

Conclusione dello studio

Dall'analisi è risultato che i moduli sono altamente conservati nelle staminali murine a prescindere dal metodo di coltura impiegato. Questi moduli riproducono uno stadio preciso dell'embrione, quello di blastocisti. Per le umane, invece, c'è una grande differenza a seconda del metodo nella forma della rete a seconda del metodo di coltura usato-segno che la procedura ancora deve essere standardizzata. I moduli minimi conservati somigliano anche qui alla blastocisti.

Sorprendente il risultato che cellule embrionali di topo, comunemente usate in laboratorio per la ricerca di base, hanno poco o nulla in comune con quelle umane.

L'importanza dello studio è però soprattutto nel fatto che viene messo in luce che gli studi comparativi devono tenere conto non solo del numero e del tipo di geni espressi, ma anche di come questi geni sono correlati fra di loro. In pratica, della forma della rete.


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