Topi knockout: che animali sono? Come viene impiegato in un laboratorio?

I topi costituiscono eccellenti modelli delle malattie umane. Il loro DNA, il modo in cui è organizzato e il modo in cui i loro geni sono espressi sono molto simili a quelli umani. Lo stesso vale per il sistema nervoso e per quello riproduttivo e, come l’uomo, contraggono molte delle malattie tipicamente umane come il diabete, il cancro e persino l’ansia. Manipolare i loro geni consente agli scienziati di colpirli con malattie che, di norma, non prenderebbero: l’obiettivo è quello di studiare meglio la fisiologia delle malattie in questione.

I topi knockout sono topi geneticamente modificati in cui, a scopo di studio, viene soppressa l’espressione di uno specifico gene. Questa azione è definita “gene knockout” o “knockout genico” e la prima volta che avvenne fu negli anni Ottanta con Mario Capecchi, Martin Evans e Oliver Smithies. Questa scoperta, la creazione del primo topo knockout, gli consentì di vincere il Premio Nobel per la Medicina nel 2007.

Topi knockout: cosa sono

Nel Regno Unito, l’uso dei topo negli ultimi anni è aumentato tantissimo in ambito medico e di ricerca scientifica: questo è possibile anche grazie alla costante ricerca di nuove tecnologie, che ne permettono la manipolazione genica. Questi tipo di topi, knockout, sono manipolati geneticamente attraverso la soppressione di un gene e la sostituzione mirata di un frammento di DNA. I ricercatori, quindi, possono alterare uno specifico gene nel topo, sostituendolo con una sequenza genica ottenuta con una mutazione, che impedisce al gene di funzionare.

Questa manipolazione consente ai ricercatori di determinare quale sia la precisa funzione del gene in questione: grazie ai topi knockout, si è scoperto molto di alcune malattie che affliggono l’uomo. In modo particolare, la ricerca su questi topi permette di capire il ruolo dei geni in alcune malattie.

Topi knockout: storia e applicazione

Il primo a pensare a questo tipo di manipolazione genica fu Joshua Lederburg, che poi vinse il Nobel anch’egli per questa prima scoperta nel 1958. Lui fu il primo a capire che si potevano incrociare diversi ceppi di batteri, per procreare una prole con una genetica unica. In questo modo, quando si impiegavano i raggi x per causare le mutazioni genetiche, si potevano tramandare questi cambiamenti. Lederburg fu il primo scienziato a descrivere questo fenomeno e, negli anni Ottanta, la sua tecnica fu ripresa da Mario Capecchi e Oliver Smithies per introdurre le mutazioni genetiche nei mammiferi.

Esistono molti esempi di topi knockout: questa tecnica è stata infatti usata per creare dei modelli di molte malattie umane. Ci sono quindi tipo grassi e predisposti all’obesità, a causa della mancanza di carbossipeptidasi E; ci sono topi molto forti, con il gene della miostatina disattivato o anche topi che tollerano esageratamente bene il freddo, poiché gli manca un segnale di dolore.