Ricercatori dell'Istituto di Biologia dei Sistemi di Berlino (BIMSB) e del Max Delbruck Center (MDC) hanno realizzato un embrione virtuale di moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) mappando le cellule reali dell'insetto. Ciò che hanno ottenuto gli studiosi coordinati dai professori Nikolaus Rajewsky e Robert Zinzen, in parole semplici, è una vera e propria replica della vita in forma artificiale, ricostruita cellula dopo cellula. Grazie a questo embrione virtuale, messo a punto attraverso un inedito algoritmo di mappatura spaziale, è ora possibile sapere in un determinato momento quali geni sono attivi e in quali cellule. Ciò apre le porte a un metodo completamente nuovo – e soprattutto rapido – per studiare la biologia dello sviluppo.

Credit: Katja Shulzin foto: Credit: Katja Shulz

L'aspetto fondamentale di questo lavoro, che ha richiesto l'intervento di biologi, bioinformatici, fisici e matematici, risiede proprio nel fatto che in un paio d'ore di analisi si possono ottenere i dati che con le procedure di laboratorio tradizionali richiederebbero anni. Con l'embrione virtuale è infatti possibile prevedere rapidamente l'espressione di migliaia di geni, praticamente impossibile con i mezzi standard.

Credit: Drosophila Virtual Expression eXplorer, BIMSB at the MDCin foto: Credit: Drosophila Virtual Expression eXplorer, BIMSB at the MDC

Per comprendere l'importanza del risultato raggiunto, è sufficiente conoscere cosa avviene realmente nell'uovo fecondato di un moscerino della frutta, uno degli organismi modello più studiati nei laboratori di tutto il mondo. Dopo appena 13 divisioni dalla fecondazione dell'uovo, l'embrione ha circa 6mila cellule. Apparentemente sono tutte uguali, ma in realtà, grazie all'azione dei geni, ciascuna di esse è già programmata per andare a far parte di uno specifico tessuto dell'insetto. Ciò che Rajewsky, Zinzen e colleghi hanno fatto è stato analizzare le espressioni di migliaia di geni in migliaia di cellule passo dopo passo, sino a ottenere un modello virtuale nel quale sarebbe stato possibile prevedere e visualizzare il comportamento di ciascuna delle sue componenti.

Si è trattato di un lunghissimo e faticoso lavoro, all'inizio del quale i ricercatori non ne conoscevano nemmeno la reale fattibilità. Hanno cambiato tecniche e procedure, sino a giungere all'algoritmo che gli ha permesso di “ricostruire la vita” sullo schermo di un computer. Grazie a questo modello, i cui dettagli sono stati pubblicati sull'autorevole rivista scientifica Science, i ricercatori hanno anche descritto nuovi fattori di trascrizione ed RNA non codificanti mai studiati in precedenza.