Al primo piano di Hitchner Hall, due stanze siedono una accanto all’altra, l’aria densa di un’umidità quasi tropicale e gorgogliante silenziosamente con il suono dell’acqua che circola. All’interno, scaffali di vasche contengono decine di migliaia di minuscoli pesci. Sono tutti pesci zebra – un parente lungo un pollice del pesciolino originario dell’Asia meridionale – ma uno sguardo ravvicinato rivela le loro variazioni: pesce zebra trasparente “Casper”; pesce tinto con pennarelli viola, rossi e verdi; e pesci con macchie invece di strisce, o lunghe pinne fluenti al posto del set standard più tozzo.

L’impressionante struttura comprende la Zebrafish Facility dell’Università del Maine, che è stata la prima del suo genere nel Maine quando è stata lanciata nel 2003. L’università è stata anche una delle prime istituzioni del New England a utilizzare lo zebrafish come organismo modello per la ricerca guardando tutto, dalla distrofia muscolare alle infezioni batteriche. Negli ultimi due decenni, i ricercatori dell’Università del Maine hanno fatto scoperte rivoluzionarie con questi minuscoli pesci e hanno appena iniziato.

Zebrafish ha molti vantaggi come organismo modello. Sono stati utilizzati per oltre un secolo per studiare gli embrioni in via di sviluppo perché la loro fecondazione e sviluppo sono esterni e gli embrioni sono traslucidi e facili da manipolare. I genomi dei pesci zebra sono simili agli esseri umani, in particolare al loro sistema immunitario, ma maturano rapidamente, si accoppiano in grandi lotti ed è facile armeggiare con i loro geni per la ricerca genetica.

Una foto di due pesci zebra

Rispetto ad altri organismi modello comuni come i topi, i pesci zebra sono anche economici ed efficienti in termini di spazio. La Zebrafish Facility di UMaine ne è una testimonianza, vantando 21 rack di serbatoi a ricircolo per la genetica e il lavoro di sviluppo nella sua stanza principale di 20 x 30 piedi nella Hitchner Hall, oltre a un’altra stanza accanto con sette rack di serbatoi e un rack isolato per malattie e tossicologia ricerca. Ci sono un totale di 1.700 vasche da 3 e 10 litri in tutto il sistema, con spazio per oltre 30.000 pesci zebra.

Prima che la struttura fosse istituita nella sua attuale iterazione, l’ex professoressa dell’UMaine Carol Kim aveva gestito diversi serbatoi per la sua ricerca sulla risposta immunitaria innata agli agenti patogeni e ai tossici ambientali a partire dal 1999. Kim, che alla fine è stata direttrice della Graduate School di scienze biomediche e ingegneria e vicepresidente per la ricerca dell’università, ha guidato lo sforzo per espandere la struttura per includere più ricercatori.

Mark Nilan, il responsabile delle operazioni della struttura, ha lavorato con l’UMaine Center for Cooperative Aquaculture Research per creare il laboratorio nel 2003 mentre completava la sua laurea in acquacoltura (un programma che è stato poi ristrutturato in un certificato nel 2007).

“Nei primi giorni, quando hanno allestito questi laboratori, mettevano semplicemente persone che avevano un acquario ed è stato un disastro”, dice Nilan. “UMaine ha avuto successo con la sua certificazione in acquacoltura.”

Nilan ha affermato che il sistema attuale è più analogico di molti moderni laboratori di zebrafish – bilancia lui stesso il pH dell’acqua invece che digitalmente, per esempio – ma quell’approccio pratico fa parte di ciò che crede abbia impedito al laboratorio di avere qualsiasi gravi incidenti di mortalità del pesce zebra da quando ce l’ha fatta. Recluta studenti attraverso il minore di acquacoltura presso la Scuola di Scienze Marine per compiti quotidiani di “allevamento di animali” come la pulizia delle vasche, la manutenzione e l’alimentazione dei pesci. Il Comitato istituzionale per la cura e l’uso degli animali controlla regolarmente il laboratorio per garantire che i suoi soggetti animali siano trattati in modo etico e umano.

Sebbene la struttura in sé e per sé sia ​​impressionante, la ricerca e l’istruzione che vi vengono svolte forse lo sono ancora di più. Robert Wheeler, professore associato presso il Dipartimento di scienze molecolari e biomediche e collegamento con la facoltà per Zebrafish Facility, ha affermato che attualmente ci sono cinque laboratori presso l’Università del Maine che sono “impegnati al 100% a lavorare con il pesce zebra”. Il suo laboratorio usa il pesce zebra per studiare patogeni fungini in ambito ospedaliero. Ben King usa il pesce zebra per progetti di genetica nel suo laboratorio di bioinformatica, mentre il laboratorio di Melody Neely studia le interazioni ospite-patogeno durante le infezioni batteriche. Clarissa Enrico usa il pesce zebra per studiare distrofia muscolaree il laboratorio di Jared Talbot usa il pesce zebra per la ricerca sullo sviluppo muscolare (ha appena ha vinto un premio per i suoi sforzi per condividere il pesce zebra con la comunità scientifica).

La struttura supporta anche l’insegnamento presso la School of Biology and Ecology, Molecular and Biomedical Sciences presso l’Hutchinson Center di Belfast, ad esempio fornendo embrioni di pesce zebra alle classi che studiano lo sviluppo precoce. Anche i ricercatori di tutto il paese possono ordinare embrioni di pesce zebra dalla struttura.

Dal 2017, la struttura UMaine zebrafish ha guadagnato oltre $ 7,2 milioni in finanziamenti extramurali dal National Institutes of Health, National Science Foundation e Burroughs Wellcome Fund, oltre a oltre $ 104.000 in finanziamenti intramurali dall’Università del Maine e dall’Università del Maine System. Oltre 90 laureandi sono stati formati attraverso il laboratorio per lavori altamente qualificati e scuole di specializzazione presso istituzioni prestigiose, oltre a 35 studenti laureati e 1 borsista post-dottorato. La struttura ha prodotto 42 pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria su riviste come Nature, Cell Reports, Cell Host & Microbe ed eLife. La struttura ha condotto la sensibilizzazione della comunità con oltre 120 studenti delle scuole superiori. Gli studenti che hanno collaborato con Henry per utilizzare il pesce zebra della struttura hanno vinto il primo posto in eCYBERMISSION, una competizione STEM virtuale per i gradi 6-9.

Wheeler prevede che il successo della struttura crescerà solo quando il pesce zebra diventerà un organismo modello sempre più popolare. Dice che ci sono sovvenzioni in corso per “aumentare in modo significativo” le dimensioni dell’UMaine Zebrafish Facility aggiungendo più stanze per i rack nella Hitchner Hall.

“Una delle cose che accadono quando la comunità continua a crescere è che ci sono sempre più strumenti che vengono sviluppati, sempre più conoscenze di base che vengono scoperte. La combinazione alimenta una scienza più rapida che attrae più persone, costruisce più strumenti e questo alimenta di nuovo”.

Contatto: Sam Schipani, samantha.schipani@maine.edu