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Pesce zebra

 Zebrafish in an aquariumIl pesce zebra (Danio reiro) presenta molte caratteristiche che fanno di esso un organismo modello per eccellenza per lo studio dello sviluppo nei vertebrati. Gli embrioni si sviluppano esternamente alla madre e sono trasparenti, fatto che ne facilita l'osservazione e la manipolazione.

Rispetto alle rane, l'organizzazione dell'embrione del pesce zebra è semplice, e si sviluppa più rapidamente . I pesci zebra raggiungono la maturità e sono in grado di riprodursi in un lasso di tempo di 2 - 3 mesi. Inoltre generano molta prole, una femmina arriva a deporre anche 200 uova alla settimana.


Come il topo, il pesce zebra è adatto alle analisi genetiche, e rappresenta un valido strumento per la creazione di modelli genetici di malattie umane. Il sequenziamento del genoma del pesce zebra è cominciato nel 2001, e prosegue ancora oggi.ANCHOR1 Benchè il genoma del pesce zebra sia solo la metà di quello umano, la struttura genetica è notevolmente simile. I geni responsabili delle malattie umane spesso trovano gli equivalenti nel pesce zebra.

Creazione dei modelli transgenici
Leucemia
Lo sviluppo del cuore
Bibliografia

Creazione di modelli transgenici

È facile produrre mutazioni nel pesce zebra, perciò sono stati messi a punto dei programmi di screening per scoprire quali mutazioni influiscono su particolari sistemi biologici, per esempio sullo sviluppo del sistema nervoso. I pesci zebra transgenici sono stati clonati da cellule in coltura per tre mesi nel 2002.ANCHOR2 I mutanti del pesce zebra attualmente vengono usati per modellare molte malattie umane, compreso il morbo di Alzheimer, la malattia cardiaca congenita, la malattia renale policistica e alcuni tumori.

Modelli ZF – Modelli di pesce zebra di malattie umane è un progetto finanziato dalla Commissione europea cominciato nel 2004. Il suo scopo è di impiegare il pesce zebra per produrre nuovi modelli di malattie, scoprire nuovi farmaci a bersaglio e apprendere di più sui percorsi di regolazione gentica coinvolti nello sviluppo e nelle malattie umane. Nell'ambito della sua ricerca il progetto mira a produrre 180 ceppi di pesce zebra knockout, ovvero con la soppressione di un gene, che aiuteranno a capire e modellare le malattie umane.

Leucemia

Grazie all'impiego di tecniche genetiche, un gruppo di ricercatori ha avviato lo sviluppo di un tipo di leucemia, ovvero la leucemia linfoblastica acuta a cellule T, nel pesce.ANCHOR3I ricercatori hanno fuso il gene Myc, che gioca un ruolo importante nella leucemia e nel linfoma, con il gene di un pesce zebra, che funziona esclusivamente nelle cellule linfoidi che sono quelle che si ammalano nella leucemia. Hanno quindi aggiunto l'estremità del gene fuso con un terzo gene che faceva risplendere di verde le cellule leucemiche quando esse venivano investite da luce fluorescente, in questo modo hanno potuto osservare il progredire del tumore. La combinazione a tre geni è stata iniettata nel pesce zebra embrionale, così facendo i geni sono stati incorporati nelle cellule dei pesci in corso di sviluppo. Il cancro si è sviluppato pressochè in tutti i pesci in cui era presente un gene funzionale Myc.

La creazione di pesci zebra che sviluppano la leucemia aiuterà i ricercatori ad esaminare migliaia di geni di pesci zebra per studiare le mutazioni che contribuiscono allo sviluppo della malattia e a testare l'effetto di vari agenti anticancro.

Lo sviluppo del cuore

L'embrione trasparente del pesce zebra ha permesso ai ricercatori di osservare e studiare il cuore mentre batte, e di predire che certi pattern di flusso sanguigno nell'organo osservato, sono importanti per il suo normale e sano sviluppo.ANCHOR4 Dopo aver misurato le velocità e i pattern del flusso sanguigno, il gruppo di ricercatori ha calcolato le forze attese, che il flusso di sangue esercitava sulle pareti delle camere cardiache. Hanno proceduto a bloccare chirurgicamente il flusso di sangue in entrata o in uscita e hanno scoperto che quando il flusso si riduceva, le forze minori esercitate sulla parete cardiaca determinavano uno sviluppo notevolmente alterato di camere, valvole e orientamento del cuore. Molti di questi cambiamenti sono risultati simili a quelli osservati nei casi di malattia cardiaca congenita e nei casi in cui il pesce zebra presentava la mancanza di geni importanti per lo sviluppo del cuore. I primi stadi dello sviluppo del cuore sono simili in tutti i vertebrati e questi risultati con molta probabilità potranno valere anche per gli embrioni umani.


References

  1. Wellcome Trust Sanger Institute, The Danio rerio Sequencing Project http://www.sanger.ac.uk/Projects/D_rerio/, accessed 18.03.2008
  2. K-Y Lee et al. Cloned zebrafish by nuclear transfer from long-term-cultured cells, Nat. Biotechnol. 20 (8), 795-799
  3. David M. Langenau et al. (2003) Myc-Induced T Cell Leukemia in Transgenic Zebrafish, Science 299 (5608): 887-890.
  4. J. R. Hove et al. (2003) Intracardiac fluid forces are an essential epigenetic factor for embryonic cardiogenesis, Nature 421, 172-177

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