Mosaicismo genetico: il primo strumento molecolare per studiare malattie neurologiche e oncologiche

Si chiama Beatrix, ed è una nuova tecnica per generare e poi rivelare un mosaico genetico, una condizione tipica di alcune malattie del neurosviluppo anche gravi e associata allo sviluppo tumorale. È stata realizzata da ricercatori dell’Istituto nanoscienze (Cnr-Nano) e dell’Istituto di neuroscienze (Cnr-In) del Consiglio nazionale delle ricerche e della Scuola Normale Superiore all’interno del Laboratorio Nest di Pisa. Lo studio, finanziato da Telethon e dalla Regione Toscana, è pubblicato su Nature Communications.

“Il mosaicismo è la condizione in cui all’interno di un organo sono presenti diversi patrimoni genetici che vengono espressi contemporaneamente”, spiega Gian Michele Ratto di Cnr-Nano che ha coordinato il team. “Il risultato è un mosaico di caratteristiche che in alcuni casi sono innocue, come nei vegetali i fiori bicolori o il pelo a chiazze tricolori nel gatto calico, mentre quando si verifica nel cervello causa spesso conseguenze gravi: patologie genetiche come la sindrome di Rett, la displasia corticale focale o l’epilessia legata al gene PCDH19. Queste malattie sono caratterizzate da autismo, epilessia e deficit cognitivi. Anche nelle fasi iniziali dello sviluppo di un tumore si rileva presenza di mosaicismo genetico, con sottoinsiemi di cellule che esprimono oncogeni frammiste in un tessuto normale”.

Beatrix è il primo strumento molecolare per visualizzare questi mosaici genetici nelle cellule in vivo e studiarne le caratteristiche in malattie neurologiche e oncologiche. “Abbiamo potuto modificare il patrimonio genetico di una frazione di neuroni della corteccia cerebrale e identificare il genoma di ogni cellula grazie alla presenza di una proteina fluorescente” prosegue il ricercatore Cnr-Nano. “Le cellule normali sono rosse mentre quelle che portano la mutazione sono verdi. La presenza di queste proteine permette di studiare la fisiologia delle due popolazioni di neuroni, quelli normali e quelli ‘malati’ nel cervello in vivo“.

Lo studio della fisiologie e patologia di malattie correlate a mosaico genetico è ora possibile.  “Quando questo strumento viene applicato su cellule diverse dei neuroni“, continua Ratto, “è possibile creare il mosaicismo genetico potenzialmente associato allo sviluppo tumorale. In questo modo sarà possibile studiare il comportamento di singole cellule tumorali durante lo sviluppo delle fasi iniziali della proliferazione e metastasi“.

La creazione di Beatrix è consentita dalla duplice competenza all’interno del Laboratorio NEST nell’ambito della ingegneria genetica e delle tecniche di microscopia ed elettrofisiologia in vivo. Claudia Lodovichi di Cnr-In di Padova ha fornito una collaborazione importante, dirigendo lo studio del mosaicismo genetico nel bulbo olfattivo. La ricerca è stata realizzata grazie al finanziamento della Fondazione Telethon. Proprio nei prossimi giorni, dal 12 al 19 dicembre, si rinnova l’appuntamento con la settimana di sensibilizzazione e la trentunesima edizione della maratona di Fondazione Telethon, per continuare a sostenere la ricerca scientifica sulle malattie genetiche rare, messa a dura prova nei mesi di emergenza legata al Coronavirus.