Come hanno fatto gli scienziati a creare un topo con sei zampe

A sinistra, un normale embrione di topo. A destra, l'embrione a sei zampe creato dagli scienziati / Credit: Anastasiia Lozovska et al., Nature Comunications

Un embrione di topo con sei zampe, due in più al posto dei genitali, è stato creato in un laboratorio portoghese per chiarire il ruolo del recettore del fattore di crescita trasformante β di tipo 1 (Tgfβ 1), una proteina che regola molti aspetti dello sviluppo embrionale, i cui meccanismi di segnalazione sono tuttavia ancora poco chiari. In precedenza, è stato dimostrato che il recettore Tgfβ 1 è coinvolto, tra l’altro, nella regolazione della formazione degli arti posteriori e dei genitali esterni dei tetrapodi, per lo più in studi genetici condotti su embrioni di topo.

Ciò che però non era noto è che, durante l’embriogenesi, l’assenza del gene del recettore Tgfβ 1 (Tgfbr1) porta alla formazione di un paio di arti posteriori in più, a scapito dei genitali esterni. Lo ha scoperto un team del Gulbenkian Science Institute di Oeiras, in Portogallo, che per la prima volta ha mostrato il ruolo cruciale di questa via di segnalazione nel modo in cui si sviluppano gli embrioni di topo. I risultati della loro ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Nature Communications.

Topo a sei zampe mostra il ruolo del recettore Tgfβ 1 nell’embriogenesi

I ricercatori sanno da tempo che, nella maggior parte degli animali a quattro zampe, come i roditori, gli arti posteriori e i genitali esterni derivano dalle stesse strutture primordiali. Nella regolazione dello sviluppo di queste strutture sono coinvolti diversi fattori, che includono alcune vie di segnalazione, tra cui quella mediata dal recettore Tgfβ 1, che svolge un ruolo chiave nell’attivazione della transizione dal tronco alla coda, avviando anche la sequenza che controlla la formazione degli arti posteriori e dei genitali esterni.

Per scoprire come il recettore Tgfβ 1 regoli lo sviluppo delle diverse strutture, i ricercatori sono intervenuti sul gene che codifica per Tgfβ 1, chiamato Tgfbr1, inattivandolo mediante procedure di ingegneria genetica a metà dello sviluppo. Gli embrioni di topo così modificati hanno mostrato più alterazioni nello sviluppo.

Un normale embrione di topo (A) con quattro zampe. In B e C, un embrione di topo in cui il gene Tgfbr1 è stato inattivato a metà dello sviluppo: ha sei zampe (due posteriori in più, a scapito dei genitali) e molti dei suoi organi interni che sporgono dall'addome / Credit: Anastasiia Lozovska et al., Nature Comunications

“La caratteristica più importante dei mutanti era la duplicazione degli arti posteriori a scapito dei genitali esterni – spiegano i ricercatori nello studio – . La natura degli arti duplicati è stata confermata dalla presenza di strutture scheletriche che, sebbene variabili nella morfologia, erano chiaramente identificate come appartenenti ad arti”.

La scoperta, hanno aggiunto gli studiosi, guidati dal biologo dello sviluppo Moisés Mallo, potrebbe avere implicazioni di vasta portata nella comprensione dei processi morfogenetici e delle malattie, chiarendo ad esempio se Tgfβ 1 e altri membri della stessa via di segnalazione siano implicati in processi fisiologici e patologici, come la funzione immunitaria e il cancro metastatico. I ricercatori stanno inoltre esaminando se lo stesso meccanismo sia alla base dello sviluppo dell’emipene nei rettili, un doppio pene che, nei serpenti, si forma da organi primordiali al posto degli arti.