‘Trovo interessante questa semplicità in uno spermatozoo’

Lo spermatozoo non trasporta nulla di superfluo. Per avanzare il più velocemente possibile nella corsa per arrivare prima all’uovo, la cellula viene completamente spogliata durante il suo sviluppo. “Come fare lo zaino per una lunga passeggiata, prendi solo ciò che è assolutamente necessario. Trovo affascinante, quella semplicità di uno spermatozoo”, afferma Zvija Ze’ev Ben Mordechai.

Ze’ev Ben Mordechai è professore associato presso il Bigfoot Center for Biomolecular Research dell’Università di Utrecht. Usando microscopi avanzati, esamina la struttura cellulare degli spermatozoi di vari mammiferi e anche vicino agli esseri umani.

Cosa distingue gli spermatozoi? “Beh, la gente a volte pensa che non ci sia molto da scoprire”, dice Ze’ev Ben Mordehai. “Sotto un normale microscopio ottico sembrano davvero cellule abbastanza semplici, composte da una testa e una lunga coda. Ma con la super risoluzione di al microscopio che usiamo, all’improvviso si vede l’enorme complessità dello spermatozoo.” “.

Cosa rende la microscopia uno strumento potente?

“Con la criotomografia, puoi eseguire una scansione TC della cellula, per così dire. Il computer crea un’immagine in cui puoi studiare le sezioni trasversali di una cellula congelata fetta per fetta, proprio come puoi con una TC corporea. È fatto in modo così dettagliato che a volte puoi vedere le singole proteine.

“Una volta eseguite le scansioni, devi prima annotare tutte le strutture su quelle immagini in bianco e nero: determinare esattamente quali parti della cella vedere. Puoi quindi eseguire ricostruzioni 3D di esse nel computer in modo da sapere qual è il parti della cella sembrano effettivamente.”

“Il vantaggio rispetto a un microscopio elettronico convenzionale è che non è necessario preservare, tagliare o imbrattare il campione; azioni che possono danneggiare la struttura, dandoti un’immagine distorta. Quello che vediamo con cryo-EM è esattamente come si trovano le parti nella cella”.

Il campione viene congelato al microscopio

Zfiya Ze’ev Ben Mordechai dimostra quanto può essere veloce il processo di congelamento. Riempie un thermos aperto con azoto liquido e al suo interno un contenitore di metallo più piccolo riempito di etano liquido. “L’etano deve essere abbastanza veloce da congelare la formulazione, con solo l’azoto che è troppo lento. Deve andare così veloce che non si possono formare cristalli di ghiaccio”, spiega.

Il preparato viene sospeso sul liquido utilizzando una pinzetta. Quindi premi il pedale, facendo cadere le pinzette come una ghigliottina. Dopo il congelamento, il campione viene posto in un microscopio dove l’immagine in ombra del fascio di elettroni può rendere visibili i più piccoli dettagli della cellula.

Cosa hai scoperto?

“Nella medicina riproduttiva, è stato a lungo un mistero da dove provengano i secondi centrioli in un uovo fecondato. I centrioli sono parti di cellule importanti per la divisione cellulare. Quindi ne servono sempre due; centrioli ciascuno che attrae la metà dei cromosomi. era chiaro da ricerche precedenti che l’uovo non contiene centrioli e fino a poco tempo sono sempre stati in grado di trovare un solo centriolo in uno spermatozoo.

“Attraverso la nostra microscopia, ora abbiamo visto di cosa si tratta. Il secondo centriolo ha un aspetto molto diverso dal solito. Invece della normale struttura rigida a forma di botte, questo centriolo sembra una ciotola che può anche muoversi molto agevolmente. In uno spermatozoo cellula è appena sotto la testa.” attorno al nucleo della coda a frusta. Sospettiamo che abbia una funzione secondaria cruciale nel movimento cellulare.”

Può sembrare assurdo, ma l’uovo è troppo grande per essere studiato al microscopio

E cosa succede a questo strano centriolo dopo il concepimento?

“Questa è una buona domanda, non lo sappiamo ancora. Dopo la fecondazione puoi ancora vedere la coda dello sperma nell’uovo per un po’, e vorremmo vedere cosa sta succedendo nella cellula. Potrebbe sembrare pazzesco , ma l’uovo è troppo grande per essere studiato al microscopio. Non puoi congelare Quella cellula è abbastanza veloce a causa delle sue dimensioni. Stiamo lavorando a una soluzione, ma non ci siamo ancora”.

Questa ricerca potrebbe fare qualcosa anche sull’infertilità maschile?

“Sì, speriamo di trovare qualcosa a un livello di base che ostacoli la fertilità. Ecco perché ora abbiamo avviato una collaborazione con la clinica per la fertilità dell’UMC Utrecht. Il tasso di successo della fecondazione in vitro è basso, il 25% nelle giovani donne, e diventa peggio nelle donne anziane Questo è un pesante fardello per le coppie che vogliono avere figli.

Nel caso dell’infertilità maschile, la causa è sconosciuta in due terzi dei casi. A volte l’ICSI è ancora una soluzione in cui lo sperma viene iniettato direttamente nell’uovo. Al microscopio, puoi vedere gli spermatozoi non mobili o distorti, ma se non sai cosa c’è che non va e continui a fare la fecondazione in vitro, c’è il rischio che trasmetta il difetto alla generazione successiva inosservato. Dobbiamo davvero capirlo meglio”.

Al contrario, speri anche di trovare un obiettivo per prevenire la gravidanza negli uomini. È realistico?

“Penso di sì. Se capiamo meglio come funziona, possiamo anche interromperlo. La mobilità è molto importante per gli spermatozoi. Ma nel momento in cui si è formato e immagazzinato nell’epididimo, non sa ancora nuotare. Se scopriamo cosa è essenziale per questo processo di maturazione e per la nostra attività di base, altri potrebbero iniziare a sviluppare pillole anticoncezionali per gli uomini”.

Non ti era permesso entrare nel laboratorio a meno che non avessi fatto il test per la corona

Ti piace come ricercatore straniero nei Paesi Bassi?

“Eccellente! Amo lavorare a livello internazionale. Non è un caso che il mio gruppo di tre dottorandi e un post-dottorato comprenda un olandese, un filippino, un indiano e un tedesco. Parliamo inglese tra di noi. Amo questa diversità culturale perché porta sempre nuove idee che si completano a vicenda Sono anche membro dell’Advisory Board del College of Science in Diversity.

Corona sta ancora ostacolando il lavoro del tuo dipartimento?

A un certo punto tutti i laboratori hanno dovuto chiudere a causa delle misure di chiusura contro Corona. Non ci era permesso fare nulla e dovevamo stare a casa. C’era un’eccezione: ti era permesso entrare nel laboratorio solo se stavi cercando la corona. Poi diversi scienziati hanno cambiato la loro ricerca per continuare il lavoro. Ci ho pensato per un po’, ma non l’ho fatto.

“Siamo stati fortunati ad avere già pronte molte delle nostre misurazioni, non restava che lavorare e scrivere i risultati. Ciò ha portato a quattro bellissime pubblicazioni l’anno scorso, il che non è male secondo me”.