I nuovi confini della biologia

La ricerca scientifica a volte può sembrarci distante, un po’ oscura o poco accessibile. Capita di chiedersi come sia davvero il lavoro dei ricercatori e cosa porti concretamente nel mercato dell’innovazione.

Ormai da diversi anni Nature, una delle riviste scientifiche più autorevoli a livello mondiale, premia l’innovazione scientifica nel campo delle scienze della vita attraverso l’approfondimento “Method of the year”. Annualmente viene scelta una tecnica di frontiera che ha rivoluzionato (o sta rivoluzionando) il panorama della ricerca, guidandolo verso nuovi orizzonti. Andiamo allora alla scoperta dei metodi dell’anno scelti da Nature:

 

2007 – NGS: (Next Generation Sequencing), ovvero sequenziamento genetico di seconda generazione, automatizzato e rapido. Con queste tecniche si è arrivati a ridurre il costo per il sequenziamento di un genoma umano completo da 10 milioni a circa 1000 euro attuali. Grazie a questa innovazione, si sono sequenziati i genomi di svariati organismi e sono nati (anche tra controversie e timori) i primi kit genetici personalizzati. Negli ultimi anni si sta passando anche alla terza generazione di sequenziamento. Queste nuove tecnologie promettono di abbassare ulteriormente i costi e rendere questo processo sempre più versatile e alla portata di tutti…

2008 – Super resolution fluorescence microscopy: come si intende dal nome, questa innovazione riguarda una tecnica in uso da svariati anni, la microscopia a fluorescenza. Il miglioramento tecnologico ha permesso però di spingersi oltre al limite teorico di risoluzione per un microscopio ottico, fornendo ai laboratori di ricerca un potente strumento per acquisire immagini estremamente dettagliate.

2009 – iPSC: ovvero cellule staminali pluripotenti indotte. Indotte nel senso di riprogrammate: cellule adulte che possono venire riportate allo stadio di pluripotenza grazie al procedimento scoperto da alcuni ricercatori. Notevole! Basti pensare alla portata, soprattutto in clinica, dove sta diventando sempre più possibile generare un qualsiasi tipo cellulare a partire da cellule somatiche.

2010 – Optogenetica: “genetica guidata dalla luce”, tecnica rivoluzionaria soprattutto per le neuroscienze. Ne parlo in maniera più approfondita in un mio precedente articolo.

2011 – Nucleasi programmabili e editing genetico: a questo punto ci viene probabilmente subito in mente CRISPR…ma le nucleasi programmabili sono diverse e le frontiere dell’editing genetico vastissime. Dalla medicina alla ricerca scientifica, passando per l’agraria.

2012 – Targeted proteomics: Spettrometria di massa e varie tecniche di analisi mirate delle proteine presenti in un campione. Con gli sviluppi di queste tecniche si è riusciti sempre più a evitare l’uso di (costosi) anticorpi per l’identificazione proteica su larga scala, aumentando anche l’accuratezza di rilevazione.

2013 – Single cell sequencing: a conferma della portata rivoluzionaria dell’NGS, soltanto pochi anni dopo, ecco un altro metodo riguardante il sequenziamento. Ad oggi, laboratori d’avanguardia, sono in grado di leggere il DNA e l’RNA di una singola cellula alla volta, portando le analisi genomiche ad un livello di dettaglio incredibile.

2014 – Light-sheet fluorescence microscopy: altra tecnica che migliora ulteriormente la microscopia a fluorescenza. Con la light-sheet è possibile ottenere immagini ad alta risoluzione, senza “stressare” troppo i campioni biologici illuminandoli con luce troppo intensa.

2015 – Cryo-electron microscopy: terza tecnica di microscopia in pochi anni, a riprova di come stiamo vivendo una vera e propria rivoluzione nel campo dell’infinitamente piccolo. Premio Nobel appena due anni dopo il riconoscimento di Nature agli scopritori di questa nuova metodica in grado di risolvere strutture di macromolecole ad alta definizione.

2016 – Analisi dell’epitranscrittoma: con la crescente importanza che si scopre essere legata al genoma non codificante (qui parlo di genomica), la capacità di andare ad indagare le modificazioni e la struttura di tutte le molecole di RNA regolatorie in una cellula può fornire dei dati preziosissimi. Dagli RNAi a tutte le nuove classi di ncRNA scoperte finora…analisi globali sulla regolazione delle molecole di RNA trascritte, ma non tradotte.

2017 – Organoidi: sono un po’ la moda del momento (come CRISPR in genetica). Permettono di ricreare in laboratorio una sorta di organo, organoide appunto, a partire da colture cellulari in 3D. strumento potente e molto informativo per lo studio, soprattutto in ambito oncologico, dello sviluppo di un tumore e della sua risposta ad eventuali terapie mirate…

Che direzione per l’innovazione?

Sicuramente queste tecniche d’avanguardia non sono ancora “alla portata di tutti”, sia come costo che come complessità. Per alcune di esse però si possono già vedere dei risvolti concreti anche su larga scala (es. kit genetici). Ci si può aspettare quindi che nei prossimi anni, diverse di queste innovazioni escano piano piano dai laboratori per entrare nei mercati, nella diagnostica, nella clinica o addirittura nelle nostre case.

La biologia cammina verso il tentativo di comprendere i fenomeni viventi nella loro totalità, attraverso analisi globali e sempre più precise. E questi passi sono guidati da strumenti capaci di avvicinarci sempre di più al meraviglioso mondo dell’infinitamente piccolo e di generare modelli sempre più accurati. Quale sarà il metodo del prossimo anno?

 

Roberto Amadio

 

Bibliografia e approfondimenti

https://www.nature.com/nmeth/

Crediti foto

www.pixabay.com

Laureato in biologia, specializzando in Genomica Funzionale presso l’università di Trieste. Musicista (strimpellatore), animatore per bambini e ragazzi (ci provo), curioso e appassionato di divulgazione scientifica. Umorismo anomalo (dicono), adoro le escursioni in montagna e i tramonti sul mare.

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Laureato in biologia, specializzando in Genomica Funzionale presso l'università di Trieste. Musicista (strimpellatore), animatore per bambini e ragazzi (ci provo), curioso e appassionato di divulgazione scientifica. Umorismo anomalo (dicono), adoro le escursioni in montagna e i tramonti sul mare.

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