I geni dei moscerini della frutta modificati per renderli dipendenti dalla cocaina

Il moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) è l'animale perfetto per gli scienziati: si tratta di creature semplici che si riproducono rapidamente senza particolari condizioni. Inoltre, sebbene possano sembrare molto diversi da noi, la verità è che il 75% dei geni associati a determinate malattie umane ha un equivalente nel genoma del moscerino della frutta. Non sorprende che questa specie abbia ricevuto diversi premi Nobel per il suo curriculum scientifico ed è uno degli organismi più studiati.

Con questo background, un gruppo di ricercatori guidato da Adrian Rothenfluh, professore associato di psichiatria all'Università dello Utah, li ha selezionati per un esperimento pionieristico. L'obiettivo: creare mosche geneticamente predisposte alla dipendenza dalla cocaina, una sostanza che, come hanno scoperto gli autori, le respinge. L'analisi di questi insetti modificati potrebbe essere fondamentale per futuri trattamenti sugli esseri umani. I risultati sono stati appena pubblicati sul Journal of Neuroscience .

Studi precedenti avevano rivelato che esseri umani e moscerini della frutta condividono molti degli stessi geni che determinano il consumo e la dipendenza da alcol. "Pertanto, era ragionevole pensare che i geni implicati nella dipendenza da cocaina negli esseri umani potessero essere coinvolti anche in questo modello di moscerino della frutta", afferma Rothenfluh.

I ricercatori hanno iniziato scoprendo quanta cocaina potesse piacere ai moscerini della frutta. Per farlo, hanno allestito un esperimento in cui i soggetti dovevano scegliere tra acqua zuccherata e acqua zuccherata con la droga. I moscerini erano chiari: non gradivano questa sostanza narcotica e sceglievano sempre la bevanda pura. "Dovevamo capire perché i moscerini non consumassero cocaina e se esistesse un modo per aggirare questa barriera", osservano gli autori.

Dopo varie analisi, hanno ipotizzato che la risposta potesse risiedere nel senso del gusto delle mosche. "Gli insetti sono evolutivamente programmati per evitare le tossine delle piante, e la cocaina è una tossina vegetale", afferma Travis Philyaw, primo autore dello studio, ora ricercatore presso l'Università di Washington, che ha condotto la ricerca come studente laureato nel laboratorio di Rothenfluh. "Hanno recettori del gusto sulle loro 'braccia' (segmenti tarsali), così possono toccare qualcosa prima di metterselo in bocca e decidere: 'Non lo toccherò'".

Osservando la risposta dei nervi sensoriali delle mosche alla cocaina, i ricercatori hanno scoperto che questo composto attiva fortemente i recettori del gusto amaro nei segmenti tarsali di questa specie. Quando i ricercatori hanno silenziato l'attività di questi nervi in ​​modo che non potessero percepire il gusto amaro, le mosche hanno iniziato a sviluppare una preferenza per l'acqua zuccherata con aggiunta di cocaina rispetto alla semplice acqua zuccherata.

Tuttavia, la dose era importante, poiché le mosche consumano volontariamente cocaina solo in basse concentrazioni; nonostante ciò, sviluppavano la loro "dipendenza" in modo sorprendentemente rapido, in meno di 16 ore dalla prima esposizione.

Hanno anche trovato molte somiglianze tra mosche ed esseri umani dopo l'uso di cocaina: quando testate in queste piccole quantità, diventavano sempre più frenetiche e agitate, proprio come gli esseri umani. "A dosi molto elevate, diventano incapaci di agire, cosa che accade anche negli esseri umani", osserva Rothenfluh.

Sebbene sia noto che l'ereditarietà genetica negli esseri umani abbia un forte impatto sul rischio di sviluppare un disturbo da uso di cocaina, l'elevato numero di geni implicati nel rischio di dipendenza ha reso difficile determinare quali possano essere i migliori bersagli terapeutici. Con il loro nuovo modello di moscerino della frutta per il disturbo da uso di cocaina, i ricercatori sperano di svelare la biologia della dipendenza e trovare terapie migliori molto più rapidamente di quanto fosse possibile in precedenza.

I ricercatori affermano che il loro lavoro ci aiuterà a comprendere la dipendenza negli esseri umani. Ora che gli scienziati possono studiare il processo nei moscerini della frutta, possono accelerare significativamente il processo di nuove scoperte studiando centinaia di geni potenzialmente rilevanti in un periodo di tempo molto più breve.

"Possiamo ampliare la ricerca sulle mosche molto rapidamente", afferma Philyaw. "Possiamo identificare geni di rischio che potrebbero essere difficili da scoprire in organismi più complessi, e poi possiamo trasmettere queste informazioni ai ricercatori che lavorano con modelli di mammiferi. Possono quindi scoprire bersagli terapeutici che facilitino il passaggio dallo studio del comportamento animale allo sviluppo di terapie umane". Rothenfluh concorda: "Possiamo davvero iniziare a comprendere i meccanismi di selezione della cocaina, e più comprendiamo il meccanismo, maggiori sono le possibilità di trovare una terapia che possa colpirlo".

Oltre a specifiche ricerche terapeutiche, Rothenfluh afferma che la ricerca di base sul funzionamento della mente umana – e di quella del moscerino della frutta – può avere impatti inaspettati. "Il semplice tentativo di comprendere il piccolo e semplice cervello del moscerino può fornirci intuizioni imprevedibili", sottolinea. "La scienza di base è importante e non si sa mai quali scoperte entusiasmanti potrebbero avere un impatto sulla nostra comprensione della condizione umana".