E se potessimo creare una scheda SD per conservare le informazioni molecolari prima che vadano perdute? Sembra fantascienza, ma è ciò che hanno realizzato i ricercatori dell’ETH di Zurigo.
Immagina di essere un ricercatore e di voler capire cosa succede esattamente ad una cellula dopo un trattamento. Leggere l’intero DNA sarebbe come consultare l’intero manuale d’istruzioni di un’automobile per scoprire cos’è successo mentre era in marcia!
Le cellule, infatti, non attivano tutti i geni contemporaneamente. Utilizzano istruzioni diverse a seconda degli stimoli che riceve.
Ma come facciamo a sapere quali geni sono attivi? Semplice! Quando un gene viene espresso, la cellula ne trascrive l’informazione in una molecola di RNA, lasciando così una traccia della sua attività. L’insieme delle molecole di RNA presenti in una cellula in un determinato momento prende il nome di trascrittoma.
Immaginalo come il rapporto operativo di una sala di controllo: ci aiuta a capire quali istruzioni sono in uso in quel momento. Per leggerlo, in biologia molecolare utilizziamo tecniche come il sequenziamento dell’RNA, che ci permettono di identificare e quantificare le diverse molecole presenti.
Ma c’è un problema…
Il trascrittoma è come un’istantanea dell’attività cellulare: ci mostra ciò che possiamo rilevare in un determinato momento, ma non necessariamente ciò che è accaduto prima. Alcune molecole di RNA, infatti, vengono degradate rapidamente. Quando scompaiono, anche le tracce molecolari di quei processi possono diventare difficili, se non impossibili, da recuperare.
La soluzione?
Per superare questo limite, i ricercatori hanno iniziato a sviluppare dei veri e propri sistemi di registrazione molecolare: strumenti capaci di lasciare una traccia degli eventi che avvengono all’interno delle cellule, anche dopo che questi si sono conclusi.
Alcune di queste tecnologie sfruttano il DNA come una sorta di diario biologico. Attraverso strumenti di ingegneria genetica, come CRISPR o il prime editing, è possibile modificare il DNA in modo da registrarvi informazioni sull’attività passata dei geni. In questo modo, la cellula può conservare una sorta di memoria molecolare degli eventi che ha vissuto, consultabile anche in un secondo momento.
Questi approcci, però, si basano sulla scrittura di informazioni nel DNA e sono stati sviluppati per specifici contesti cellulari. La sfida è trovare nuovi modi per registrare l’attività delle cellule, catturando direttamente le tracce molecolari di ciò che è accaduto.
I “ricordanelli”
Un team di ricercatori dell’ETH di Zurigo ha affrontato il problema con una soluzione a dir poco futuristica.
Il gruppo ha sviluppato i “recordanelles”, che potremmo ribattezzare “ricordanelli”: organelli sintetici progettati per funzionare come piccoli archivi molecolari. Ancorati alla superficie dei mitocondri, queste strutture sono in grado di catturare una parte delle molecole di RNA prodotte dalla cellula e proteggerle dalla degradazione.
In questo modo, anche quando gli RNA originali scompaiono, le loro copie conservate nei ricordanelli possono rimanere disponibili per essere analizzate in un secondo momento. Perfino dopo diversi giorni!
I ricercatori hanno dimostrato il funzionamento dei ricordanelli nelle cellule HEK293T, un modello utilizzato in laboratorio, ma resta da capire se la tecnologia possa funzionare anche in altre linee cellulari. Inoltre, poiché questi organelli catturano e proteggono le molecole di RNA, registrare la diminuzione dell’attività di un gene è più complicato rispetto a rilevarne l’attivazione.
Le prossime sfide saranno estendere il tempo di registrazione e portare questa tecnologia dai modelli cellulari ai sistemi viventi. Se ci riusciranno, i ricordanelli potrebbero aiutarci a ricostruire la storia molecolare delle cellule durante processi complessi come lo sviluppo, l’invecchiamento, la rigenerazione dei tessuti e la formazione dei tumori.
Insomma, potrebbero diventare una sorta di memoria esterna della cellula: una vera e propria SD card biologica, capace di conservare tracce del suo passato molecolare!
Fonti
- Reinkemeier C.D., Manero-Carranza M., Farouni R., Filice F., Klotz A., Schneider – Heieck K., Andermann T. L. and Platt R. J. Recordanelles for transcriptome-wide single-cell RNA recording in human cells. Nat Biotechnol (2026).
