Il primo sviluppo embrionale è tumultuoso. Implica una rapida sequenza di eventi, tra cui la divisione cellulare, la differenziazione e molti compartimenti che si muovono all’interno di ciascuna cellula. Come in un’esibizione d’orchestra in cui ogni membro della band deve iniziare a suonare al momento giusto e in perfetta armonia, questi processi devono essere sincronizzati e coordinati con precisione per garantire che l’embrione si sviluppi normalmente.
Come le cellule diano un senso a questo caos all’inizio dello sviluppo di un embrione è una questione aperta. La proteina NKX1-2 ha un ruolo cruciale, secondo un nuovo studio pubblicato oggi sulla rivista Rapporti sulle cellule staminali a cura della Professoressa Pia Cosma dell’ICREA Research presso il Center for Genomic Adjustment (CRG) di Barcellona e del Professor Andrea Califano Presidente del Chan Zuckerberg Biohub di New York e Professore alla Columbia University.
NKX1-2 si comporta come un direttore d’orchestra, assicurando abilmente che le istruzioni genetiche per lo sviluppo dell’embrione vengano eseguite correttamente e nei tempi giusti. La proteina aiuta a gestire la produzione e l’organizzazione del meccanismo cellulare per la produzione delle proteine (come i ribosomi) ed è fondamentale anche per mantenere i cromosomi organizzati e adeguatamente distribuiti quando le cellule si dividono.
Quando i ricercatori hanno inibito sperimentalmente la funzione di NKX1-2 nei topi, hanno scoperto che il nucleolo (una parte del nucleo che assembla i ribosomi) era gravemente alterato, interrompendo la capacità dell’embrione di produrre correttamente i ribosomi. Hanno anche scoperto che gli embrioni composti da 2 a 4 cellule non erano in grado di distribuire correttamente i cromosomi durante la divisione cellulare e smettevano di crescere in queste primissime fasi di sviluppo.
“NKX1-2 appartiene a una famiglia di proteine note per svolgere un ruolo cruciale nello sviluppo iniziale e nella formazione degli organi. Sebbene sapessimo che i membri di questa famiglia erano importanti nello sviluppo generale, il ruolo specifico di NKX1-2, soprattutto nelle prime fasi embrionali, era “Non è ben compreso”, spiega Pia Cosma, professoressa di ricerca dell’ICREA, autrice corrispondente dello studio.
“È interessante che tali determinanti meccanicistici dell’embriogenesi possano essere identificati assemblando e interrogando una rete regolatrice di cellule staminali embrionali di topo, utilizzando metodologie originariamente sviluppate per la ricerca sul cancro”, aggiunge il dottor Califano, coautore dello studio.
Date le somiglianze nei primi processi di sviluppo tra topi e esseri umani, i risultati offrono nuovi indizi sulle cause inspiegabili dei problemi dello sviluppo, compresi gli aborti spontanei. Gli aborti spesso derivano da anomalie cromosomiche, che possono derivare da problemi come quelli osservati nello studio: segregazione cromosomica impropria ed errori di divisione cellulare. Ulteriori ricerche potrebbero esplorare se esiste una controparte umana che influenza questi processi fondamentali come accade nei topi, e cosa succede quando fallisce.
Nonostante l’importanza di NKX1-2 nello sviluppo iniziale dell’embrione, i ricercatori sospettano che rimangano da scoprire altri “conduttori”. “NKX1-2 è espresso a livelli molto bassi, il che rende estremamente difficile rilevarlo. È come cercare di trovare un ago in un pagliaio utilizzando i metodi tradizionali in biologia. Ripetendo i nostri metodi si potrebbe aiutare a trovare altri elementi rari e critici che sono stati storicamente trascurato”, aggiunge il dottor Cosma.
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