Mentre le cellule svolgono le loro funzioni quotidiane, attivano una varietà di geni e percorsi cellulari. Gli ingegneri del MIT di Boston hanno ora convinto le cellule a inscrivere la storia di questi eventi in una lunga catena proteica che può essere visualizzata utilizzando un microscopio ottico. Lo dimostra uno studio appena pubblicato su Nature Biotechnology a cui hanno collaborato Edward Boyden, Y. Eva Tan ricercatori dell’Howard Hughes Medical Institute e membro del McGovern Institute for Brain Research del MIT e del Koch Institute for Integrative Cancer Research e che è stato diretto da Changyang Linghu, un ex J. Douglas Tan Postdoctoral Fellow presso il McGovern Institute, che ora è assistente professore presso l’Università del Michigan. Se la tecnica potesse essere estesa per funzionare su periodi di tempo più lunghi, potrebbe anche essere utilizzata per studiare processi come l’invecchiamento e la progressione della malattia, affermano i ricercatori. Le cellule programmate per produrre queste catene aggiungono continuamente elementi costitutivi che codificano particolari eventi cellulari. Successivamente, le catene proteiche ordinate possono essere etichettate con molecole fluorescenti e lette al microscopio, consentendo ai ricercatori di ricostruire la tempistica degli eventi. Questa tecnica potrebbe aiutare a far luce sui passaggi che sono alla base di processi come la formazione della memoria, la risposta al trattamento farmacologico e l’espressione genica. I sistemi biologici come gli organi contengono molti tipi diversi di cellule, ognuna delle quali ha funzioni distintive. Un modo per studiare queste funzioni è immaginare proteine, RNA o altre molecole all’interno delle cellule, che forniscono suggerimenti su ciò che le cellule stanno facendo. Tuttavia, la maggior parte dei metodi per farlo offre solo un assaggio di un singolo momento nel tempo o non funziona bene con popolazioni di cellule molto grandi. “I sistemi biologici sono spesso composti da un gran numero di diversi tipi di cellule. Ad esempio, il cervello umano ha 86 miliardi di cellule”, afferma Linghu. “Per comprendere questi tipi di sistemi biologici, dobbiamo osservare gli eventi fisiologici nel tempo in queste grandi popolazioni di cellule”. Per raggiungere questo obiettivo, il team di ricerca ha avuto l’idea di registrare gli eventi cellulari come una serie di subunità proteiche che vengono continuamente aggiunte a una catena. Per creare le loro catene, i ricercatori hanno utilizzato subunità proteiche ingegnerizzate, normalmente non presenti nelle cellule viventi, che possono autoassemblarsi in lunghi filamenti. I ricercatori hanno progettato un sistema geneticamente codificato in cui una di queste subunità viene continuamente prodotta all’interno delle cellule, mentre l’altra viene generata solo quando si verifica un evento specifico. Ogni subunità contiene anche un peptide molto corto chiamato epitope tag: in questo caso, i ricercatori hanno scelto tag chiamati HA e V5. Ciascuno di questi tag può legarsi a un diverso anticorpo fluorescente, facilitando la successiva visualizzazione dei tag e la determinazione della sequenza delle subunità proteiche. “Speriamo di utilizzare questo tipo di autoassemblaggio delle proteine per registrare l’attività in ogni singola cellula”, afferma Linghu. “Non è solo un’istantanea nel tempo, ma registra anche la storia passata, proprio come il modo in cui gli anelli degli alberi possono memorizzare in modo permanente le informazioni nel tempo man mano che il legno cresce”.