L’integrazione della tecnologia MERFISH nella ricerca batterica
L’unione della tecnologia MERFISH con la microscopia di espansione ha rivoluzionato la ricerca sui batteri, permettendo agli scienziati di analizzare questi microrganismi a livello di singola cellula. Questa combinazione innovativa consente di osservare l’attivazione genica dei batteri in risposta a variazioni ambientali, fornendo informazioni cruciali sul comportamento microbico, sulla resistenza agli antibiotici e sulle strategie di infezione.
La coordinazione delle attività batteriche
Un interrogativo centrale nella microbiologia è come i batteri, sia utili che patogeni, gestiscano le loro funzioni vitali. Recenti ricerche hanno illuminato questo tema grazie a tecniche avanzate di microscopia e metodi innovativi per monitorare l’attivazione genica. Questo studio, pubblicato sulla rivista Science, rappresenta un passo significativo verso una comprensione più profonda della biologia batterica.
Il dottor Jeffrey Moffitt e il suo team del Programma in Medicina Cellulare e Molecolare (PCMM) presso il Boston Children’s Hospital hanno applicato la tecnica MERFISH per analizzare simultaneamente gli RNA messaggeri (mRNA) di migliaia di batteri. Questo approccio ha permesso di:
- Mappare l’espressione genica su larga scala
- Rivelare l’influenza dei fattori spaziali sull’attivazione genica
Affrontare le difficoltà nell’imaging batterico
Il percorso verso questo traguardo ha presentato diverse sfide. Gli RNA batterici, parte del trascrittoma, sono altamente concentrati all’interno delle cellule, rendendo difficile la loro visualizzazione. “Era un disastro totale, non riuscivamo a vedere nulla”, ha commentato Moffitt. Per superare questa difficoltà, il team ha adottato una tecnica di microscopia di espansione, sviluppata al MIT, che ha permesso di:
- Incorporare i campioni in un idrogel speciale
- Ancorare gli RNA a questo gel e modificare il tampone chimico
- Espandere il campione fino a 1000 volte il suo volume originale
L’importanza della misurazione dell’espressione genica nei batteri
Fino ad ora, la comprensione del comportamento batterico si basava su analisi di popolazioni aggregate. Identificare quali geni vengono attivati da singoli batteri offre nuove prospettive sulle interazioni tra batteri e sulla loro virulenza. Moffitt ha affermato che ora è possibile:
- Indagare le interazioni tra ospiti e microbi
- Studiare come i batteri comunicano e competono per spazi ecologici
- Esaminare l’espressione genica dei batteri patogeni durante l’infezione
Scoperte sulle strategie di sopravvivenza batterica a livello cellulare
Una serie di esperimenti ha dimostrato il potenziale del Bacterial-MERFISH nel rispondere a domande cruciali. Moffitt e i suoi collaboratori hanno osservato che i batteri di E. coli, privati di glucosio, cercano fonti alimentari alternative, modificando la loro espressione genica. Inoltre, sono emerse informazioni su come i batteri organizzano i loro RNA all’interno delle cellule, un aspetto fondamentale per la regolazione dell’espressione genica.
Un nuovo capitolo nella ricerca batterica
“Gli stessi batteri possono comportarsi in modi molto diversi anche su distanze di pochi micron”, ha osservato Moffitt. “Ogni batterio percepisce ambienti distinti e risponde in modo differente. Ora possiamo finalmente rispondere a domande che i ricercatori si pongono da tempo.” Questa ricerca rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione della biologia batterica e delle sue implicazioni per la salute umana e l’ambiente.
