I topi sono eccellenti modelli di ricerca, sono piccoli e facili da accudire, il loro patrimonio genetico imita da vicino quello degli esseri umani e si riproducono rapidamente. Inoltre, possiedono molti recettori sensoriali che ricordano da vicino quelli dell’uomo. Tuttavia, i topi hanno anche una serie di svantaggi quando vengono utilizzati come animali da ricerca. Devono essere rispettati requisiti di stabulazione specifici e l’addestramento è lungo.
Lo svantaggio più evidente è il prezzo: i topi sono molto più costosi della maggior parte degli altri animali da laboratorio, come i ratti o i conigli. Nonostante questi problemi, la ricerca sui topi continua ad andare avanti grazie all’invenzione dei topi knockout.
Introduzione
Questi roditori da laboratorio sono geneticamente modificati in modo da essere privi di uno o più geni specifici, al fine di studiarne le funzioni in modo più approfondito. Sono uno strumento perfetto per gli scienziati che vogliono studiare come un gene specifico influenzi il comportamento o la fisiologia di un organismo senza alterare troppo le normali funzioni dei topi wild-type. Questo articolo esplorerà in dettaglio cosa sono i topi knockout, come si ottengono e per cosa vengono utilizzati, quindi continuate a leggere se siete interessati!
Cosa sono i topi knockout?
I topi sono piccoli roditori notturni molto diffusi nei laboratori di ricerca, soprattutto nei campi della genetica e delle neuroscienze. Sono molto utilizzati per studi genetici e fisiologici e sono facilmente allevabili in cattività. I topi sono particolarmente utili per studiare la genetica del comportamento e le funzioni cerebrali, poiché sono geneticamente simili agli esseri umani e possiedono molti recettori simili a quelli presenti nell’uomo.
I ricercatori sono interessati a capire come specifici geni e/o proteine influenzino il comportamento, al fine di trovare nuovi trattamenti e cure per le malattie umane. Uno dei problemi principali di questi studi è che un gran numero di geni e proteine sono influenzati nei topi e negli esseri umani, rendendo difficile determinare quali geni sono veramente importanti e quali sono solo influenzati.
Questa difficoltà è particolarmente pronunciata nello studio del cervello umano, poiché molti geni della corteccia umana e di altre aree cerebrali sono coinvolti nel modo unico di pensare, comportarsi e sentire di ogni singolo individuo. Per questo motivo, i ricercatori devono utilizzare topi che sono stati geneticamente “eliminati” da alcuni geni per studiarne gli effetti. Si tratta di una procedura complessa che richiede l’uso di tecniche di ibridazione interspecifica o, più precisamente, intergenerica.
Come si ottengono?
Gli scienziati eseguono diversi esperimenti per ottenere topi knockout. Il metodo più comune consiste nell’allevare due topi mutanti che mancano dello stesso gene in questione. I topi possono anche essere “messi fuori combattimento” se gli scienziati iniettano un virus che dirotta il macchinario di replicazione del DNA del topo stesso per eliminare alcuni geni. Questo processo, noto come “gene targeting”, è più complicato e negli ultimi anni è stato utilizzato meno frequentemente.
Il risultato finale è che il topo risultante da questo esperimento sarà privo di un determinato gene. L’ibridazione intergenerica è un metodo relativamente nuovo che consente agli scienziati di ottenere topi senza allevare intenzionalmente due topi mutanti per lo stesso gene. Questo processo prevede innanzitutto l’accoppiamento di un topo normale (wild type, WT) con un topo mutante che non possiede il gene desiderato. Successivamente, un secondo topo femmina viene accoppiato con questo secondo topo mutante, ottenendo un topo backcross (BC) che porta il gene desiderato.
Successivamente, una terza femmina viene fatta accoppiare con il topo BC e la risultante F1 (prima generazione filiale) viene allevata con un maschio wild type. Il topo F2 (seconda generazione filiale) viene quindi utilizzato negli esperimenti.
Vantaggi dei topi knockout
- I topi forniscono ai ricercatori uno strumento versatile per studiare la genetica e la fisiologia degli esseri umani.
- Sono facili da allevare e mantenere in un ambiente controllato.
- Sono facili da maneggiare e consentono un facile accesso a topi geneticamente modificati.
- Si dimostrano relativamente poco costosi da acquistare e mantenere.
- Si rendono facili da manipolare geneticamente.
- Hanno comportamenti blandi e prevedibili, che li rendono facili da studiare.
- Sono facili da uccidere, il che rende semplice l’eutanasia post-esperimento.
Svantaggi dei topi knockout
- I topi non sono adatti per studi a lungo termine a causa dell’alto tasso di mortalità, che li rende difficili da ospitare correttamente.
- È difficile manipolare geneticamente il comportamento dei topi knockout a causa della mancanza di topi mutanti appropriati.
- Per creare topi knockout è necessario apportare un gran numero di alterazioni genetiche.
- Può essere difficile ottenere topi geneticamente modificati in un determinato modo.
- Il processo di ottenimento dei topi può richiedere molto tempo.
- L’uso dei topi negli studi genetici rende necessaria la comprensione della genetica di base.
- Per creare topi knockout sono necessarie tecniche di manipolazione genetica più complesse (come il gene targeting).