Sterlet (Acipenser ruthenus) Surrogate maybe Reduce the Caviar Development of Critically Endandered Beluga (Huso huso)

Nel profondo del mondo della biologia dei pesci, esiste uno sforzo crescente per salvare le specie che stanno scivolando verso l'estinzione. Molti storioni, gli antichi pesci famosi per il caviale, hanno visto i loro numeri crollare a causa della sovrapesca e della perdita dell'habitat. Alcune di queste specie, come il massiccio Beluga, impiegano decenni per crescere abbastanza da poter riprodursi. Nel momento in cui un Beluga è pronto per fare i piccoli, potrebbe essere troppo tardi per salvare la popolazione selvatica. Gli scienziati si sono rivolti a una tecnica chiamata trapianto di cellule germinali per aiutare. Questo metodo consiste nel prelevare le primissime cellule che diventeranno sperma o uova da un pesce donatore e inserirle in un pesce diverso, più giovane. Se ha successo, il pesce ospite crescerà portando il materiale genetico del donatore e potrà produrre prole geneticamente identica al donatore, agendo efficacemente come un genitore surrogato. Questo approccio offre un modo per preservare le linee genetiche senza la necessità di mantenere in vita grandi numeri di adulti rari e a crescita lenta.

In uno studio recente, i ricercatori si sono posti l'obiettivo di testare se questa strategia di surrogazione potesse funzionare tra due specie specifiche di storione: il Beluga, criticamente in pericolo, e lo Sterlet, più piccolo e gestibile. Il Beluga è un gigante del fiume, che impiega fino a diciotto anni per raggiungere la maturità sessuale in natura, mentre lo Sterlet è molto più piccolo e matura in pochi anni. Il team voleva vedere se potevano prelevare cellule immature produttrici di sperma da un giovane Beluga e trapiantarle in un cucciolo di Sterlet. Se il corpo dello Sterlet avesse accettato queste cellule estranee, lo Sterlet avrebbe potuto eventualmente produrre sperma di Beluga, permettendo agli scienziati di raccogliere il materiale genetico del Beluga molto prima di quanto consentirebbe la natura. I ricercatori volevano anche confrontare due diversi modi per rendere sterili i riceventi Sterlet, assicurando che qualsiasi prole prodotta derivasse esclusivamente dalle cellule del Beluga e non dalla biologia stessa dello Sterlet.

Per iniziare l'esperimento, il team ha raccolto tessuto testicolare da giovani maschi di Beluga di circa un anno. A questa età, i pesci non stanno ancora producendo sperma, ma i loro testicoli sono pieni delle prime cellule staminali che diventeranno eventualmente sperma. Gli scienziati hanno scomposto con cura il tessuto per rilasciare le singole cellule e hanno utilizzato una speciale tecnica di rotazione per separare le cellule staminali desiderate dal resto del tessuto. Hanno confermato che queste cellule fossero effettivamente del tipo giusto osservando un marker proteico specifico che solo le cellule germinali possiedono. Una volta ottenuto un campione pulito di cellule staminali di Beluga, le hanno marcate con un colorante fluorescente rosso in modo da poterle tracciare in seguito.

Il passaggio successivo è stato la preparazione dei larve di Sterlet per ricevere le cellule. I ricercatori hanno utilizzato due metodi diversi per impedire allo Sterlet di sviluppare le proprie cellule riproduttive. In un gruppo, hanno iniettato una molecola che blocca un gene essenziale per lo sviluppo delle cellule germinali, impedendo di fatto allo Sterlet di produrre il proprio sperma o uova. Nell'altro gruppo, hanno utilizzato uno shock termico per creare pesci con tre set di cromosomi invece dei soliti due, il che comporta comunque la sterilità. Hanno poi iniettato le cellule di Beluga marcate in rosso nella cavità addominale di questi piccoli Sterlet, posizionandole vicino a dove si sarebbero eventualmente formati gli organi riproduttivi.

Nei due mesi successivi, gli scienziati hanno osservato cosa accadeva alle cellule di Beluga all'interno dei corpi degli Sterlet. All'inizio, le cellule erano sparse casualmente nella cavità addominale. Ma con il passare del tempo, hanno iniziato a muoversi verso gli organi riproduttivi in via di sviluppo. Al momento in cui i pesci avevano due mesi, le cellule di Beluga si erano stabilite con successo nelle gonadi dello Sterlet e avevano iniziato a moltiplicarsi. I ricercatori hanno contato le cellule e hanno scoperto che il loro numero era aumentato, provando che le cellule staminali di Beluga non stavano solo sopravvivendo, ma stavano attivamente crescendo all'interno dello Sterlet.

Quando il team ha confrontato i due metodi utilizzati per sterilizzare lo Sterlet, è emersa una chiara differenza. I pesci che erano stati trattati con la molecola che blocca il gene mostravano un tasso di successo molto più elevato. In questi pesci, le cellule di Beluga migravano in modo più efficace e si moltiplicavano più vigorosamente rispetto ai pesci resi sterili tramite shock termico. L'analisi genetica ha confermato che le cellule di Beluga erano presenti negli organi riproduttivi dello Sterlet, e i marker molecolari per le cellule germinali di Beluga sono stati trovati nella maggior parte dei pesci trattati. Lo studio ha dimostrato che il corpo dello Sterlet può effettivamente sostenere la crescita delle cellule germinali di Beluga, creando un ospite vivente che porta la struttura genetica della specie in pericolo.

Questo lavoro dimostra che è possibile utilizzare uno storione più piccolo e a crescita più rapida come surrogato per il criticamente in pericolo Beluga. Sebbene lo studio non abbia ancora prodotto una vera prole di Beluga, ha provato che il primo passo critico — far sì che le cellule donatrici sopravvivano, migrino e crescano all'interno dell'ospite — può essere raggiunto. Le scoperte suggeriscono che, utilizzando il metodo di sterilizzazione con blocco genico per l'ospite, gli scienziati possono creare un sistema affidabile per preservare il materiale genetico del Beluga. Questo approccio offre una via pratica per la conservazione, consentendo potenzialmente agli scienziati di raccogliere prezioso materiale genetico dagli storioni in pericolo anni prima di quanto sarebbe possibile se attendessero la naturale maturazione dei pesci in natura.