Controllo magnetico e genetico a distanza di pesci e topi
ROBERTO COLONNA
NOTE
E NOTIZIE - Anno XIV – 19 marzo 2016.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie
o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici
selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
L’orientamento alla prudenza nello stile di comunicazione della nostra società scientifica ci induce spesso a non recensire tentativi sperimentali proposti come straordinarie innovazioni dagli autori, per una insufficienza di prove sulla validità o, semplicemente, perché si nutrono dubbi, talvolta originati anche dai limiti di conoscenza dei recensori stessi. Si preferisce peccare di omissione che rischiare di sostenere il valore di qualcosa che il vaglio di ulteriori esperimenti potrebbe invalidare. Non ci sembra che sia questo il caso di “Magneto”, realizzato da un team di ricerca della Virginia University guidato Michael A. Wheeler e Ali D. Güler.
Come spesso accade nella ricerca scientifica, le piccole innovazioni sono il frutto di una particolare applicazione o di una sintesi di più elementi già in uso e, talvolta, ampiamente sperimentate. In questo caso, gli autori del lavoro, familiari all’impiego di tecniche quali quella optogenetica e chemogenetica, hanno realizzato un esecutore magneticamente sensibile che consente di controllare a distanza circuiti neuronici del sistema nervoso centrale associati a comportamenti complessi di animali di frequente impiego nelle neuroscienze, come Danio rerio, il pesciolino semitrasparente striato e noto negli USA come zebrafish, e specie murine di laboratorio fra le più comuni.
Gli attuatori
optogenetici e chemogenetici,
dopo anni in cui hanno rivestito il ruolo di novità nelle tecniche di indagine
neurobiologica, sono ormai assurti a mezzi irrinunciabili per l’analisi e la
decodifica dei correlati neurali del comportamento. Questi strumenti hanno
tuttavia dei limiti che la realizzazione di “Magneto”
ha cercato di superare (Wheeler M. A., Genetically
targeted magnetic control
of the nervous system. Nature Neuroscience – Epub ahead of print doi:
10.1038/nn.4265, 2016).
La provenienza
degli autori è la seguente: Department of Biology, Department of
Pharmacology, Neuroscience Graduate Program, Department of Cell Biology, Department
of Biomedical Engineering, Department of Anesthesiology, University of
Virginia, Chalottesville, Virginia (USA).
La definizione dei rapporti fra struttura e funzione del sistema nervoso richiede il controllo biologico dei circuiti con assoluta precisione genetica e temporale. A tal fine, le metodiche e le tecniche più recenti impiegano gli attuatori optogenetici e chemogenetici che, tuttavia, presentano inconvenienti e limiti. Fra questi, di particolare impatto per la ricerca sono le modalità invasive di stimolazione e una cinetica on/off abbastanza lenta rispetto alle esigenze di analisi fisiologica. Per superare questi ostacoli, Wheeler e colleghi hanno realizzato un attuatore a singolo componente, geneticamente codificato e magneticamente sensibile: “Magneto”.
Magneto è costituito dal canale cationico TRPV4 fuso con la proteina paramagnetica ferritina.
Impiegando Magneto, Michael A. Wheeler e colleghi hanno sperimentato la manipolazione a distanza del comportamento in vivo di topi e di pesciolini della specie Danio rerio.
I ricercatori hanno validato il controllo magnetico non invasivo dell’attività neuronale, mediante la dimostrazione della stimolazione di cellule da lontano, usando in vitro l’imaging del calcio (calcium imaging assays) e la registrazione elettrofisiologica di sezioni sottili di tessuto cerebrale; in vivo, la registrazione elettrofisiologica mirata del cervello di topi in grado di muoversi ed agire liberamente e, infine, l’output comportamentale dei topi e dei pesci.
Come prova di concetto, Wheeler e colleghi hanno adoperato Magneto per delineare un ruolo causale del recettore dopaminergico 1 dei neuroni striatali nel mediare il “comportamento a ricompensa” nel topo.
L’insieme dei dati emersi dalla sperimentazione, per il cui dettaglio si rimanda al testo dell’articolo originale, supporta le qualità di Magneto quale attuatore capace di controllo a distanza di circuiti associati a comportamenti animali strutturati e complessi.
L’autore della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della
bozza e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono
nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella
pagina “CERCA”).
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