Zebrafish (Danio rerio), un pesce teleosteo d'acqua dolce che misura solo 2-3 cm in età adulta, rappresenta uno dei sistemi modello più efficaci per lo studio della biologia dello sviluppo. Infatti, centinaia di embrioni trasparenti e facilmente manipolabili vengono generati da un singolo accoppiamento, il loro rapido sviluppo riduce drasticamente i tempi di ricerca, sono disponibili molti mutanti ben caratterizzati anche a livello molecolare e risulta possibile overesprimere o downregolare geni specifici a livello embrionale. Inoltre, il sequenziamento dell'intero genoma di zebrafish è in via di completamento. Grazie all'estrema versatilità, zebrafish si è recentemente imposto come sistema modello anche in ambiti scientifici che si discostano dallo sviluppo embrionale in senso stretto, quali, ad esempio, l'oncologia, gli studi comportamentali e l'elucidazione dei processi neurodegenerativi.
Per i suddetti motivi, riteniamo che zebrafish possa rappresentare un ottimo modello per lo studio della Malattia di Parkinson (MP), una patologia umana fortemente invalidante dall'eziopatogenesi ancora oscura e per la quale non esiste una cura risolutiva. La MP è caratterizzata dalla degenerazione cronica e progressiva dei neuroni mesencefalici della substantia nigra deputati alla produzione di dopamina (DA), un neurotrasmettitore essenziale anche per il controllo del movimento.
L'anatomia del sistema dopaminergico (SD) di zebrafish è ben caratterizzata; il nostro gruppo ha contribuito alle ricerche sullo sviluppo del SD dimostrando il ruolo chiave dei geni otp1 e prox1 nel differenziamento dei neuroni DA diecenfalici, funzionalmente omologhi ai neuroni della substantia nigra dei mammiferi.
Nella maggior parte dei casi, sia fattori ambientali che genetici concorrono all'insorgenza della MP; tuttavia, in alcune forme familiari più rare, anche una singola causa genetica può determinarne la comparsa. La comprensione delle basi molecolari di tali varianti risulta cruciale per l'individuazione dei meccanismi patogenetici che potrebbero causare anche le forme più comuni di MP idiopatica e rappresentare potenziali obiettivi per lo sviluppo di nuove terapie.
A tale scopo, intendiamo effettuare studi funzionali in vivo nel modello zebrafish per valutare gli effetti sul differenziamento embrionale dei neuroni DA diecenfalici determinati da: (i) alterazione dell'espressione degli omologhi dei geni umani identificati come possibili responsabili della MP (ad es. DJ-1, LRRK2, GIGYF2); (ii) inattivazione del gene endogeno e recupero di funzione mediante espressione della forma wild type o delle forme mutate identificate nell'uomo ed associate alla MP; (iii) esposizione a sostanze neurotossiche (ad es. MPTP, Paraquat, Rotenone). L'effetto di tali sostanze verrà analizzato sia in condizioni normali che di inattivazione degli omologhi dei geni MP, per valutare eventuali differenze nella suscettibilità neuronale alle suddette sostanze.