1. Cos'è un topo transgenico? E a cosa servono?
Un topo transgenico è quel topo i cui cromosomi sono stati alterati con l'introduzione di DNA straniero
nei suoi geni. Questi geni si trovano nel nucleo di ogni cellula del corpo, perciò tutte le cellule del topo
contengono il nuovo DNA. Il DNA straniero può provenire da qualsiasi parte, può essere DNA umano,
di un altro animale o di un altro topo. La modifica del DNA generalmente significa che le cellule
acquisiscono una funzione, come il produrre una nuova proteina. Per esempio, alcuni prodotti di topi
transgenici contengono delle proteine riconosciute dalle cellule del sistema immunitario umano; queste
proteine possono essere usate per modellare aspetti particolari della malattia. Il DNA straniero talvolta
più che tradursi nell'acquisizione di una funzione si traduce nella perdita di essa, in quanto il nuovo
DNA potrebbe interferire con un percorso biochimico o impedire la produzione di una determinata
proteina. I topi transgenici sono degli utili modelli per capire come i geni regolano i processi
nell'organismo, in quanto l'effetto che incide su un determinato gene si può vedere
nell'intero organismo. Inoltre sono usati per studiare le malattie dell'uomo, quelle causate da 'errori' nel
modo in cui il corpo produce certe proteine, per esempio nell'emofilia A, i codici genetici di cruciale
importanza di una proteina nota come fattore VIII, necessaria alla coagulazione del sangue.
Topi knock-out
Lo sviluppo più recente di ceppi di topo knockout (con un gene soppresso) o (ceppi knock in, ovvero
con un gene inserito) durante gli anni '80 ha segnato un grande passo in avanti per la genetica. Questa
tecnologia permette di alterare dei geni particolari sul filamento del DNA, che di solito sono rimossi, ma
possono essere anche inattivati o inseriti. Questo permette ai ricercatori di determinare la funzione
esatta di un particolare gene e questi topi geneticamente modificati (GM) sono stati dei modelli
eccellenti di molte malattie umane che non era stato possibile studiare negli animali fino ad allora. Il
sequenziamento e l'analisi del genoma del topo ha permesso di individuare come bersagli molti geni e
sottoporli allo studio mediante questa tecnologia. I creatori di questi primi topi knockout hanno ricevuto
il Premio Nobel 2007 per la medicina.
Esempi di topi knockout
2. Esistono molti esempi di topi knockout, poichè questa tecnica è stata usata per studiare tutti gli aspetti
fisiologici e per creare dei modelli di molte malattie umane.
• Topi grassi, predisposti all'obesità a causa di una deficienza di carbossipeptidasi E
• Topi forti, con un gene della miostatina disattivato.
• Topi che tollerano il freddo, a loro manca un canale di sodio che causa dolore quando esposto al
freddo.
La creazione di topi knock-out
I topi knock-out e i topi knock-in sono creati secondo la tecnica gene-targeting, ovvero la sostituzione
mirata di un frammento di DNA. Questa tecnica permette di alterare uno specifico gene nel genoma del
topo, sostituendolo con una sequenza genetica simile che è stata modificata con una mutazione. La
mutazione spesso impedisce al gene di funzionare. Quando vengono inoculati dei geni, spesso un
gene del topo viene sostituito da un gene simile del genoma umano.
Il gene mutante si crea in un plasmide batterico che viene iniettato nelle cellule staminali embrionali del
topo; generalmente esso proviene da un topo maschio. Le cellule provengono da un embrione di topo
ai primissimi stadi e si divideranno per formare tutti i tipi di cellule del corpo. Lo scopo da raggiungere è
che il materiale genetico mutante del plasmide formi del DNA nello sperma del topo quando esso è
completamente cresciuto. Una volta che il plasmide è dentro una cellula staminale le due sequenze di
DNA simili si scambiano materiale genetico mediante ricombinazione omologa, la quale scambia il
nuovo gene mutante con il genoma del topo. Queste cellule quindi vengono impiantate in un embrione
ospite per crescere. Vengono selezionati come ospiti i topi con il pelo di colore diverso, in modo che si
distinguano i topi con i geni mutanti.
Il topo che nasce è una chimera, dato che solo alcune delle sue cellule verranno modificate. Questo
topo avrà il pelo di due colori. Quando lo sperma del topo chimerico feconderà una cellula uovo
normale nasceranno dei topi, alcuni dei quali avranno una copia singola del gene mutante. Questi topi
avranno il pelo dello stesso colore del pelo del topo il cui DNA è stato originariamente alterato.
La produzione endogamica fra questi topi dà origine a una prole con due copie del gene mutante.
Questi si dicono topi knockout.
