Interleuchina-7: La Mia Scoperta su Come Potenzia gli Embrioni Suini!

Ciao a tutti, appassionati di scienza e scoperte! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel mondo microscopico dell’embriogenesi, in particolare quella dei suini. Perché i suini, vi chiederete? Beh, non solo sono fondamentali per l’alimentazione globale, ma sono anche modelli incredibilmente utili per la ricerca biomedica, data la loro somiglianza fisiologica e genetica con noi umani.

Nel mio campo, quello delle tecnologie di riproduzione assistita (ART), cerchiamo costantemente modi per migliorare tecniche come la fecondazione in vitro (IVF) e la produzione di embrioni in vitro (IVP). Nonostante i progressi, la produzione di embrioni suini in laboratorio ha ancora tassi di successo inferiori rispetto ad altre specie animali, e la qualità degli embrioni ottenuti non è sempre paragonabile a quelli sviluppati *in vivo*. Questo è un bel problema, soprattutto se pensiamo alle potenzialità: dalla creazione di modelli animali per studiare malattie umane, allo xenotrapianto (l’uso di organi animali per trapianti umani), fino al miglioramento genetico degli allevamenti.

La Scintilla: L’Interleuchina-7 e la Via PI3K/AKT

Qualche tempo fa, la mia attenzione è caduta su una molecola particolare: l’Interleuchina-7 (IL-7). È una citochina nota per il suo ruolo nel sistema immunitario, dove aiuta le cellule a sopravvivere e proliferare. Ma la cosa interessante è che agisce attivando delle vie di segnalazione cellulare cruciali, tra cui la famosa via PI3K/AKT. Questa via è come un interruttore generale che regola la sopravvivenza, la crescita e il metabolismo cellulare.

In uno studio precedente, avevamo già notato che trattare gli embrioni suini con IL-7 sembrava dare una spinta al loro sviluppo iniziale e migliorava la qualità delle blastocisti (lo stadio embrionale prima dell’impianto). Ma *come* funzionava esattamente? Il meccanismo molecolare era ancora un mistero.

La mia ipotesi, o meglio, la nostra ipotesi di lavoro, era che l’IL-7 potesse migliorare lo sviluppo embrionale precoce e, in particolare, promuovere la formazione della massa cellulare interna (ICM) – quella parte dell’embrione da cui si svilupperà il feto vero e proprio – proprio attraverso l’attivazione della via PI3K/AKT. L’ICM è un indicatore chiave della qualità dell’embrione, quindi capire come potenziarla è fondamentale.

L’Esperimento: Mettere alla Prova l’Ipotesi

Per verificare questa idea, abbiamo messo in piedi un esperimento *in vitro*. Abbiamo utilizzato ovociti suini maturi e li abbiamo attivati partenogeneticamente (PA). La partenogenesi è una tecnica che induce lo sviluppo dell’ovocita senza fecondazione, un metodo molto usato nella ricerca suina perché permette di superare alcuni problemi tecnici della IVF specifica di questa specie (come l’alta incidenza di polispermia, cioè la fecondazione da parte di più spermatozoi).

Questi embrioni PA sono stati poi coltivati in laboratorio. Alcuni sono stati trattati con la nostra protagonista, l’IL-7. Altri sono stati trattati con una sostanza chiamata Wortmannin (Wort), un noto inibitore della via PI3K/AKT. Un altro gruppo ha ricevuto sia IL-7 che Wort, per vedere se l’IL-7 potesse contrastare gli effetti dell’inibitore. E ovviamente, avevamo un gruppo di controllo senza trattamenti specifici.

Cosa abbiamo osservato? I risultati sono stati davvero incoraggianti!

Risultati Sorprendenti: IL-7 Dà una Marcia in Più!

Innanzitutto, abbiamo guardato allo sviluppo generale. Gli embrioni trattati solo con IL-7 hanno mostrato tassi di clivaggio (le prime divisioni cellulari) e di formazione di blastocisti significativamente più alti rispetto al controllo. Era come se l’IL-7 desse loro una spinta energetica!

Dall’altra parte, come ci aspettavamo, il Wortmannin ha avuto effetti negativi: ha ridotto i tassi di sviluppo e aumentato la frammentazione degli embrioni. Ma ecco la parte più interessante: quando abbiamo aggiunto IL-7 insieme a Wort, l’IL-7 è riuscita a mitigare in modo significativo i danni indotti dall’inibitore! Questo è stato il primo forte indizio che l’IL-7 agiva proprio attraverso la via PI3K/AKT.

Meno Morte Cellulare, Più Cellule Vitali

Un altro aspetto cruciale per un buon sviluppo embrionale è limitare l’apoptosi, ovvero la morte cellulare programmata. Troppa apoptosi può compromettere seriamente la vitalità dell’embrione. Abbiamo usato una tecnica chiamata TUNEL per visualizzare le cellule apoptotiche nelle blastocisti.

I risultati? Le blastocisti trattate con IL-7 avevano un numero totale di cellule significativamente maggiore e, cosa fondamentale, un numero e un indice di cellule apoptotiche nettamente inferiori rispetto agli altri gruppi. Il Wortmannin, al contrario, aumentava l’apoptosi e riduceva il numero totale di cellule. Ancora una volta, l’aggiunta di IL-7 al trattamento con Wort riusciva a riportare i livelli di apoptosi e il numero di cellule a valori simili a quelli del controllo.

Abbiamo anche analizzato l’espressione di geni legati all’apoptosi. L’IL-7 tendeva ad aumentare l’espressione di geni anti-apoptotici (come BCL2L1 e MCL1) e a contrastare l’aumento di geni pro-apoptotici (come BAX e CASP3) indotto dal Wortmannin. Tutto questo conferma che l’IL-7 protegge l’embrione dalla morte cellulare, e sembra farlo proprio attivando la via PI3K/AKT, nota per i suoi effetti pro-sopravvivenza.

Il Cuore dell’Embrione: Potenziare la Massa Cellulare Interna (ICM)

Ora, veniamo a uno dei punti chiave: la massa cellulare interna (ICM). Come dicevo, è da qui che si origina l’embrione vero e proprio. Una ICM ben sviluppata è sinonimo di un embrione di alta qualità con buone probabilità di successo.

Abbiamo utilizzato un marcatore specifico per l’ICM suina, la proteina SOX2, e l’abbiamo visualizzata insieme all’attivazione della via PI3K/AKT (misurando i livelli di AKT fosforilato, pAKT). I risultati sono stati chiari:

• Le blastocisti trattate con IL-7 avevano un numero significativamente maggiore di cellule SOX2+ (cioè cellule dell’ICM) e un rapporto ICM/cellule totali più elevato rispetto al controllo.
• I livelli di pAKT erano anch’essi significativamente più alti nel gruppo IL-7, indicando una maggiore attivazione della via.
• Il trattamento con Wortmannin riduceva sia le cellule SOX2+ che i livelli di pAKT.
• Anche in questo caso, l’aggiunta di IL-7 al Wortmannin riusciva a contrastare parzialmente questi effetti negativi, mantenendo un buon numero di cellule ICM.

Per confermare ulteriormente, abbiamo guardato anche a pRPS6, un’altra proteina a valle della via PI3K/AKT, ottenendo risultati simili. Inoltre, l’analisi dell’espressione genica ha mostrato che l’IL-7 aumentava i livelli di geni chiave per l’ICM (come NANOG, SOX2, KLF4) e per l’ipoblasto (un altro strato cellulare importante derivato dall’ICM, come COL4A1), mentre l’inibizione della via PI3K/AKT tendeva a favorire geni del trofectoderma (lo strato esterno della blastocisti, come GATA3 e DAB2).

Quindi, sembra proprio che l’IL-7, attivando la via PI3K/AKT, spinga l’embrione a formare una ICM più robusta e ben definita.

Un Bonus Inaspettato: L’Effetto sui Mitocondri

Ma non è finita qui! La via PI3K/AKT è coinvolta anche nella regolazione dei mitocondri, le centrali energetiche delle cellule. Ci siamo chiesti se l’IL-7 potesse influenzare anche la funzione mitocondriale negli embrioni.

Abbiamo usato dei coloranti specifici (MitoTracker e TMRM) per valutare la quantità e l’attività (potenziale di membrana) dei mitocondri. Sorprendentemente, abbiamo scoperto che l’IL-7 aumentava sia la massa mitocondriale che il potenziale di membrana nelle blastocisti. Questo suggerisce una migliore capacità energetica degli embrioni trattati. Abbiamo anche visto un aumento nell’espressione di alcuni geni legati alla biogenesi mitocondriale (come POLG e NRF1).

La cosa davvero intrigante è che, a differenza degli altri effetti, questo miglioramento della funzione mitocondriale sembrava avvenire indipendentemente dalla via PI3K/AKT. Infatti, anche quando la via era inibita dal Wortmannin, l’IL-7 riusciva comunque a potenziare i mitocondri! Questo apre scenari nuovi e suggerisce che l’IL-7 agisca su più fronti per aiutare l’embrione.

Cosa Significa Tutto Questo?

Mettendo insieme tutti i pezzi, il quadro che emerge è affascinante. L’Interleuchina-7 sembra essere un vero e proprio “booster” per lo sviluppo embrionale suino *in vitro*. Agisce principalmente attraverso la via di segnalazione PI3K/AKT per:

• Migliorare i tassi di sviluppo precoce (clivaggio e formazione di blastocisti).
• Ridurre la morte cellulare programmata (apoptosi), aumentando la sopravvivenza dell’embrione.
• Promuovere attivamente la formazione e lo sviluppo della massa cellulare interna (ICM), potenziando l’espressione di geni chiave per la pluripotenza.

In più, l’IL-7 sembra avere un effetto benefico sulla funzione mitocondriale, probabilmente attraverso meccanismi diversi dalla via PI3K/AKT, fornendo all’embrione l’energia necessaria per crescere.

Limiti e Prospettive Future

Ovviamente, come in ogni ricerca, ci sono dei limiti. Abbiamo usato embrioni ottenuti per partenogenesi, che non è un processo naturale. Sarà importante confermare questi risultati su embrioni ottenuti tramite IVF o clonazione (trasferimento nucleare di cellule somatiche). Inoltre, abbiamo usato un solo inibitore (Wortmannin) che potrebbe avere effetti anche su altre vie; studi futuri potrebbero usare inibitori più specifici o tecniche di silenziamento genico (siRNA). Infine, abbiamo esplorato principalmente la via PI3K/AKT, ma l’IL-7 potrebbe attivare anche altre vie importanti (come JAK/STAT o MAPK) che meritano di essere investigate.

Nonostante queste cautele, credo che questi risultati siano un passo avanti importante. Capire come molecole come l’IL-7 possano migliorare lo sviluppo embrionale *in vitro* apre la porta a nuove strategie per ottimizzare i sistemi di coltura, aumentare l’efficienza delle biotecnologie riproduttive nei suini e, in ultima analisi, migliorare sia la produzione zootecnica che le applicazioni biomediche di questo straordinario animale modello.

È un campo in continua evoluzione e non vedo l’ora di scoprire cosa ci riserverà il futuro!

Fonte: Springer