I gruppi di ricerca guidati da Botond Roska presso il Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research (FMI) e Daniel Müller presso il Dipartimento di Scienze e Ingegneria dei Biosistemi (D BSSE) dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato un nuovo metodo che consente loro di fornire in modo efficiente geni in singole cellule in interi tessuti. Questo non solo facilita lo studio delle singole cellule in un organo come il cervello, ma potrebbe anche aprire la strada a nuove terapie geniche.

Da decenni ormai, gli scienziati hanno usato i virus come veicoli per introdurre nuovi geni nelle cellule. Diversi tipi di virus come lentivirus, herpes simplex e virus adeno-associati possono essere utilizzati per ingegnerizzare geneticamente singole cellule o complessi cellulari. Però, i metodi esistenti presentano grossi inconvenienti, che ne limitano l'applicazione sia nella ricerca di base che negli approcci terapeutici genici. Come Botond Roska, Capogruppo senior presso la FMI, sottolinea:"Metodi recentemente sviluppati per colpire le singole cellule hanno aperto possibilità entusiasmanti, ma sfortunatamente la loro applicabilità nei tessuti è limitata o sono tecnicamente molto complesse."

Per questa ragione, gli scienziati di Basilea – in particolare, i borsisti post-dottorato Rajib Schubert e Stuart Trenholm – hanno sviluppato un nuovo metodo, noto come "virus stamping, "che è semplice, versatile, e può essere utilizzato per una varietà di tipi di cellule e virus sia in vivo che in vitro.

In questo metodo, i virus sono legati in modo reversibile a un veicolo di consegna, che viene poi portato in prossimità della cellula bersaglio. Il professor Daniel Müller della D-BSSE spiega:"Utilizziamo forze sia meccaniche che magnetiche per raggiungere questo obiettivo, a seconda che la cellula si trovi sulla superficie o all'interno del tessuto".

Per le cellule di superficie, viene utilizzato un virus stamper non schermato:il virus è legato a un puntale di una pipetta di vetro smussato, che viene portato a contatto fisico con la cellula bersaglio. Per le cellule all'interno di un organo o tessuto, lo stampo deve essere schermato:il virus è legato a nanoparticelle magnetiche all'interno di una pipetta di vetro. Una volta che la punta della pipetta ha raggiunto il sito della cellula bersaglio, le nanoparticelle vengono tirate verso la punta della pipetta con forza magnetica per rilasciare il virus.

Schubert commenta:"Con questo metodo, siamo stati in grado di infettare singole cellule in colture cellulari, tessuti, animali e organoidi. Cosa c'è di più, abbiamo utilizzato con successo il metodo in strutture complesse come il cervello." Inoltre, una singola cellula potrebbe essere infettata da più virus, contemporaneamente o in momenti diversi.

Il virus stamping consente quindi agli scienziati di esaminare il ruolo di geni specifici in cellule chiaramente definite, offrendo una soluzione versatile, che può essere applicato non solo nella ricerca biomedica fondamentale ma anche, potenzialmente, nella terapia genica.