Tesoro, mi si sono ingrandite le cellule!

3b-4Wooow!! Questo è quello che ci siamo detti in laboratorio quando siamo riusciti a generare l’immagine 3D che vedete qui.

Magari qualcuno sa già cosa stiamo guardando… si tratta di una cellula in mitosi, ovvero una cellula che si sta sdoppiando per dare origine a due cellule figlie. In rosso vediamo lo scheletro della cellula (i microtubuli) ed in blu il DNA organizzato in cromosomi.

Ma per quanto sia bello e ipnotico guardare questa ricostruzione 3D di cellule col loro DNA, il nostro WOW era dovuto alla tecnica particolare che abbiamo usato per produrre questa immagine: l’Expansion Microscopy. Tale tecnica è stata messa a punto da un gruppo di ricercatori di Boston, che si sono guadagnati quindi il posto d’onore nell’articolo di oggi.

Alla base dell’Expansion Microscopy ci sono un problema complesso ed una soluzione tanto semplice quanto geniale.

Il problema: ogni sistema ottico, che sia l’occhio umano, una lente di ingrandimento, un microscopio o un telescopio, possiede una certa risoluzione. La risoluzione è la distanza minima che può esserci tra due punti affinché si capisca che i due punti sono effettivamente separati. Se per esempio mettiamo su un tavolo 2 granelli di pepe a mezzo millimetro di distanza l’uno dall’altro e chiediamo a qualcuno un po’ lontano dal tavolo di contare i granelli, probabilmente la nostra cavia non saprà dirci se i granelli sono 1, 2 o magari 3. Lo stesso problema c’è anche con i telescopi (chi conosce le stelle binarie?) e con i microscopi. Per via di alcune proprietà fisiche delle lenti (le lenti dei nostri occhi, ma anche quelle dei microscopi ottici e dei telescopi) la risoluzione massima che può essere raggiunta anche dal microscopio ottico migliore del mondo è di circa 200 nanometri, ovvero 0,0002 millimetri. Certo, è una distanza molto piccola, ma nelle cellule abbiamo a che fare con delle vere e proprie miniature e a volte questa risoluzione non basta.

La soluzione: I nostri eroi hanno pensato che se i microscopi non potevano più essere migliorati, allora forse era il momento di migliorare le cellule! Perché non ingrandirle prima di osservarle? Avete presente quei dinosauri che si gonfiano in acqua? Il principio è lo stesso!

Con questa soluzione semplice alla portata di ogni laboratorio del mondo, i ricercatori hanno aumentato la risoluzione di un normale microscopio di circa 5 volte. Adesso possiamo distinguere due oggetti distanti solo 50 nanometri! Andate a vedere le foto originali nella ricerca: gli scienziati pazzi non si sono fermati alle cellule, ma hanno ingrandito dei pezzetti di cervello ed hanno fatto una ricostruzione in 3D dei neuroni come non se n’erano mai viste prima!

 

Spoiler alert: No, purtroppo non si possono produrre mostri giganti con questa tecnica.. ne siamo rimasti tutti delusi, ma l’amara verità è che bisogna bloccare (in gergo scientifico si dice fissare) le cellule o i tessuti che si vogliono analizzare. Il processo di fissazione uccide le cellule, quindi si potranno espandere solo cose morte…


Qui il link alla ricerca originale: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4312537/

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Elefanti e zombie per combattere i tumori

Più o meno tutti abbiamo sentito dire che i tumori sono causati da mutazioni nelle istruzioni delle nostre cellule (il DNA). Quando una cellula decide di sdoppiarsi per dare origine a due cellule figlie, deve creare una copia del DNA. Come un monaco benedettino, la cellula copia una ad una le lettere del suo libretto di istruzioni, ma, proprio come succedeva ai monaci benedettini, ogni tanto ci scappa un errore. Ecco che a volte questo errore può essere grave al punto da causare un tumore.

Quand’è che una cellula deve sdoppiarsi, o meglio, dividersi? Quando cresciamo, quando ripariamo ferite, quando facciamo “ordinaria manutenzione” dei nostri tessuti, … in poche parole più si cresce (stiamo parlando proprio di crescere di dimensioni) e più si invecchia, più divisioni faranno le nostre cellule.

 

Se ad ogni divisione cellulare c’è il rischio di creare errori nel DNA, e se è vero che 2 più 2 fa 4, allora più si cresce, più si invecchia e maggiore è il rischio di avere tumori. Matematicamente logico, vero? E invece NO! O meglio: biologicamente NI!

Quanto detto è vero in parte: statisticamente, persone più alte (fatte quindi da più cellule) avranno un rischio maggiore di sviluppare tumori rispetto a chi è di bassa statura (non tutti gli spilungoni svilupperanno un tumore, eh! È un’osservazione fatta sui grandi numeri). Sempre statisticamente, i bambini sviluppano meno tumori degli anziani, in quanto le cellule che compongono il loro corpo si sono divise meno volte.

Ma… E qui viene il bello della ricerca che presentiamo oggi… se è vero che più si cresce e più si rischia di avere tumori, allora grandi animali come gli elefanti dovrebbero avere tumori ovunque! Eppure gli elefanti sono straordinariamente refrattari a sviluppare tumori! Com’è possibile? Questo fenomeno è conosciuto come il paradosso di Peto, dal primo studioso che lo ha descritto.

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I ricercatori sono andati a leggersi i libretti d’istruzioni delle cellule di elefante ed hanno scoperto una sequenza di lettere (un gene) che nell’uomo è stata in qualche modo dimenticata. Questo gene, chiamato LIF6, spiega alla cellula come costruire una proteina che provocherà la morte della cellula stessa (processo detto apoptosi). Gli elefanti normalmente tengono spento il gene, che si attiva però se il DNA di una cellula viene danneggiato così da eliminare sul nascere cellule pericolose.

Nell’uomo esistono meccanismi simili per uccidere le cellule difettose, ma questo particolare gene LIF6 è stato spento nel corso dell’evoluzione. Attenzione però! Il gene è ancora scritto nel nostro libretto di istruzioni. Semplicemente è nascosto e le nostre cellule non possono più andarselo a leggere liberamente. Si parla quindi di pseudogene o gene zombie. Chissà se in futuro si riuscirà a sfruttare anche nell’uomo la potenzialità di questo meccanismo degli elefanti.

 

Un bravo a questi ricercatori che hanno davvero saputo pensare fuori dal vaso (nel vaso non ce li avrebbero mai trovati gli elefanti!) e percorrere vie non battute nella lotta ai tumori!


Qui il link alla ricerca originale: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.07.042

 

Tricheco

P.S. se a qualcuno non piacessero gli elefanti, i ricercatori hanno trovato lo stesso gene e lo stesso meccanismo anche nei trichechi 🙂

 

 

Il fattore C… nella scienza

Alzi la mano chi non ha mai sentito dire che le grandi scoperte scientifiche sono avvenute per caso.

Pensiamo per esempio alla scoperta della penicillina: Alexander Fleming aveva lasciato il laboratorio in disordine con batteri che crescevano nelle sue provette. Al ritorno dalle vacanze, in uno dei suoi tubi si era formata addirittura della muffa, però… in quel tubo i batteri erano tutti morti! E in quella muffa, scoperta per caso, c’era il primo antibiotico del mondo, la penicillina!

Ma è proprio vero che tutte le più grandi scoperte scientifiche sono dovute al caso?

Il dottor Ohid Yaqub si è posto questa domanda ed ha deciso di analizzare in maniera scientifica il caso.

Ha studiato più di 100 storie prese da ritagli di giornali degli ultimi 200 anni ed ha proseguito con rigore scientifico identificando 4 tipi diversi di caso che abbiamo riassunto in questa tabella:

 

Sto studiando un problema preciso? SI Sto studiando un problema preciso? NO
Sto cercando soluzioni a problemi, ma sto studiando altri problemi, non quello per cui trovo la soluzione Caso A → ma la soluzione che ho trovato risolve un altro problema (il caso di Fleming e della penicillina) Caso B → faccio un’osservazione che potrebbe risolvere un problema che non esiste ancora (chi conosce la storia di Benedictus e del vetro infrangibile che ci salva la vita in macchina?)
Sono esperto del problema che risolvo, ma la soluzione la trovo per sbaglio Caso C → mentre studio, faccio un errore nelle mie ricerche e voilà, la soluzione arriva per sbaglio (vedi la storia di Goodyear e la gomma per pneumatici) Caso D → casualmente mi trovo ad osservare un fenomeno e mi rendo conto che questo fenomeno potrebbe risolvere un problema che conosco (ecco come Wells, un medico, ha scoperto il primo anestetico della storia)

Yaqub ha notato che il caso è reso possibile da persone con:

  • una buona formazione teorica,
  • ottime capacità di osservazione,
  • interessi interdisciplinari.

In più, sembra che nella ricerca gli errori paghino (e qui sul blog ci suona un campanello), quindi non si deve puntare a rendere la ricerca un macchinario efficiente al 100%, ma si devono tollerare degli errori (cosa invece non ammissibile in un processo industriale).

Non è una cosa fantastica?? Attendiamo con ansia i prossimi risultati del dott. Yaqub.

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Qui il link alla ricerca originale: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048733317301774?via%3Dihub