I ricercatori del National Institutes of Health hanno pubblicato un atlante dello sviluppo del pesce zebra, descrivendo in dettaglio i programmi di espressione genetica che vengono attivati in quasi ogni tipo di cellula durante i primi cinque giorni di sviluppo, un periodo in cui gli embrioni maturano da una singola cellula in tipi cellulari distinti. . Queste diverse cellule diventano tessuti e organi che formano i giovani pesci capaci di nuotare e cercare cibo. I risultati sono pubblicati in Cellula di sviluppo.
“Forse sorprendentemente, i piccoli pesci zebra ci forniscono informazioni significative sullo sviluppo umano e sulle malattie. Molti dei programmi di espressione genetica che dirigono la crescita embrionale sono simili nei pesci, nelle persone e in altri animali”, ha affermato Christopher McBain, Ph.D., direttore scientifico. del Eunice Kennedy Shriver Istituto Nazionale per la Salute Infantile e lo Sviluppo Umano (NICHD), che ha condotto il lavoro. “Poiché i pesci zebra sono visibilmente trasparenti, fecondano le uova esternamente e sono facili da studiare geneticamente, rappresentano un modo unico ed efficace per modellare le malattie umane.”
Il processo di sviluppo embrionale è orchestrato da istruzioni nel DNA che dirigono diversi programmi di espressione genetica all’interno delle singole cellule, che conferiscono ai diversi tipi cellulari le loro caratteristiche funzionali uniche. Per creare l’atlante, il team di studio ha utilizzato un metodo chiamato sequenziamento dell’RNA a cellula singola per identificare i programmi di espressione genetica nel corso di cinque giorni, con campioni prelevati ogni due o dodici ore. L’atlante risultante segue quasi 490.000 cellule ininterrottamente per oltre 120 ore dopo la fecondazione, con una media di 8.621 trascrizioni e 1.745 geni rilevati per cellula. Il team di studio ha quindi ordinato questi dati tra i tipi di cellule e gli stati cellulari noti durante lo sviluppo.
Per evidenziare l’utilità dell’atlante, il team si è concentrato sullo sviluppo di cellule poco studiate, comprese le cellule intestinali chiamate cellule BEST4+, che sono collegate alle malattie gastrointestinali e al cancro nelle persone. Si sa poco su come si sviluppano queste cellule perché sono assenti in altri organismi modello comuni, come i topi. Utilizzando l’atlante, il team ha previsto in modo computazionale l’intero programma di sviluppo delle cellule BEST4+, compresi i segnali che avviano lo sviluppo delle cellule e i fattori di trascrizione che portano avanti il processo. Questi risultati possono essere valutati in organismi modello o campioni clinici per comprendere meglio il ruolo delle cellule BEST4+ nelle malattie umane.
“Il nostro atlante sullo sviluppo iniziale del pesce zebra è una risorsa estremamente approfondita che descrive il programma di espressione di centinaia di tipi cellulari in 62 stadi di sviluppo”, ha affermato l’autore senior Jeffrey A. Farrell, Ph.D., ricercatore di Earl Stadtman e capo dell’unità del NICHD sulla specificazione e differenziazione cellulare. “Da questo atlante abbiamo fatto scoperte su cellule poco studiate, comprese le cellule intestinali coinvolte nelle malattie umane, la muscolatura liscia che circonda l’intestino e le cellule che circondano i vasi sanguigni. Ci sono molti altri progressi in attesa di essere scoperti e non vediamo l’ora di vedere cosa può fare la comunità di ricerca con il nostro atlante open source.”
L’atlante è accessibile pubblicamente alla più ampia comunità di ricerca su https://daniocell.nichd.nih.gov. Oltre alla navigazione dei dati online attraverso il sito web, i dati possono anche essere scaricati in formati aggiuntivi per una nuova analisi. È possibile visualizzare un timelapse dello sviluppo iniziale del pesce zebra, nonché immagini al microscopio relative allo studio. Per saperne di più sulla struttura NIH Zebrafish, visitare il tour virtuale NIH.
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