Dietro la carta: accettare “la nuvola creativa” come parte del processo 2021

Dietro la carta: accettare “la nuvola creativa” come parte del processo 2021

Dietro la carta: accettare “la nuvola creativa” come parte del processo 2021

In questo post “dietro la carta”, Özge Özgüç spiega come i progetti collaterali guidati dalla curiosità l’hanno aiutata ad andare avanti dopo una serie di risultati deludenti e alla fine hanno plasmato la sua ricerca sul ritmo dello sviluppo embrionale nella fase iniziale.

Dietro la carta: accettare “la nuvola creativa” come parte del processo 2021

Il nostro nuovo paper è il risultato degli studi che ho completato nel laboratorio di Jean-Léon Maître nell’ambito del programma di dottorato internazionale presso l’Institut Curie, a Parigi, Francia. Nel documento, ci siamo concentrati sulla fase di scissione degli embrioni per capire come la contrattilità dell’attomiosina prepara l’embrione alla morfogenesi.

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Come biologo dello sviluppo molecolare di formazione, ero (e sono tuttora) incantato dalla Trasformazione che ogni organismo multicellulare attraversa proprio all’inizio della propria vita. Non manca mai di stupirmi che nel corso di ore, giorni o mesi, un organismo si trasformi da una singola cellula chiamata zigote in un’enorme raccolta organizzata di cellule, tessuti e organi. Il mio fascino è stato ulteriormente alimentato quando ho elencato un discorso illuminante di Jean-Léon su come le forze fisiche modellano gli embrioni di topo preimpianto. Fortunatamente, all’epoca, aveva appena iniziato il suo laboratorio e aveva una posizione di dottorato aperta per seguire il fenomeno che aveva scoperto durante il suo post-dottorato: le onde corticali periodiche di contrazioni (PeCoWaCo). Mi sono unito volentieri al suo gruppo e ho iniziato a esaminare i misteri di PeCoWaCo.

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Nel corso del mio dottorato, il progetto è cambiato un paio di volte e, mentalmente, è stato piuttosto impegnativo da affrontare. Dopo aver trascorso sei mesi a ottimizzare un piccolo schermo di RNA interferente per caratterizzare PeCoWaCo senza successo, il mio entusiasmo iniziale era svanito. Jean-Léon ha visto la mia lotta per rimanere motivato dopo tutti i fallimenti e ha suggerito di esplorare altri aspetti come distrazione, sperando di accendere ancora una volta il mio entusiasmo. Fu allora che mi resi conto dell’importanza di avere un supervisore attento!

Come distrazione, abbiamo deciso di giocare con le dimensioni delle celle e vedere cosa succede a PeCoWaCo. Poiché studi precedenti avevano descritto come la forma cellulare possa essere un importante regolatore della contrattilità, ci aspettavamo di vedere un ridimensionamento tra PeCoWaCo e la dimensione cellulare. Grazie a questo progetto collaterale “distraente”, ho finalmente avuto dei risultati interessanti su cui riflettere. Questa distrazione è diventata l’obiettivo principale per me, poiché abbiamo visto quanto fosse robusto il PeCoWaCo ai cambiamenti geometrici, senza che né la sua né la velocità cambiassero con l’aumento o la diminuzione delle dimensioni delle celle. Come potrebbe essere? Trovare questo aspetto intrigante mi ha dato una nuova motivazione, e ho voluto condividerla con la comunità scientifica per discutere il possibile meccanismo alla base del fenomeno.

Diagramma che mostra come il periodo e la velocità di PeCoWaCo siano stabili in un'ampia gamma di dimensioni cellulari
Robustezza di PeCoWaCo: il periodo (T) e la velocità (V) di PeCoWaCo sono stabili in un’ampia gamma di dimensioni cellulari ottenute fondendo o frammentando blastomeri di stadio a 16 cellule.
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Immagine dell’autore di questo post sul blog, Ozge Ozguc

Sebbene questa robustezza indicasse un aspetto interessante di PeCoWaCo e stavamo entrando in molte discussioni interessanti con scienziati di diversi campi, dopo 2 anni di tentativi di capire di cosa si trattava, non siamo riusciti a trovare una risposta. Mi sono sentito perso ed è stato il punto più basso per me durante il mio dottorato. Un giorno, mentre stavo discutendo di questo con Jean-Léon, ha menzionato “la nuvola”, una storia di Uri Alon. Nel suo discorso, Uri Alon ha descritto magnificamente esattamente quello che stavo passando. Sentire che questo è qualcosa che tutti possono affrontare è stato un sollievo. Tuttavia, considerando che avevo poco tempo per completare il dottorato, mi sentivo ancora pesante. Una svolta fortunata è arrivata 6 mesi prima di consegnare la mia tesi quando abbiamo pensato “sarebbe stata una bella introduzione se potessimo mostrare il punto di partenza di queste oscillazioni”, aspettandoci che questo iniziasse nella fase a 8 celle. Tuttavia, abbiamo visto qualcosa che non ci aspettavamo e che ci ha portato a riformulare la mia domanda. Da quel momento in poi, il progetto ha trovato un’uscita dal cloud ei risultati si sono rapidamente susseguiti.

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Osservando le fasi di scissione durante le quali le cellule si riducono di dimensioni in modo graduale, abbiamo osservato che le contrazioni dell’attomiosina sono già presenti, manifestandosi attraverso contrazioni periodiche allo stadio dello zigote. Inoltre, essere in grado di osservare la contrattilità dell’attomiosina in queste fasi ci ha mostrato che ci sono alcuni sviluppi tangibili, come l’aumento dell’ampiezza dagli stadi da 2 a 4 cellule e il ritmo accelerato di PeCoWaCo durante le fasi di scissione. Questi due punti ci hanno suggerito che possiamo usare PeCoWaCo che si manifestano su scale temporali diverse rispetto agli altri movimenti morfogenetici come strumento per studiare i cambiamenti nella corteccia di actomiosina durante le fasi di scissione.

I nostri risultati precedenti sulle manipolazioni delle dimensioni cellulari ci hanno anche aiutato a capire che le caratteristiche di PeCoWaCo dipendono da un determinato stadio di sviluppo e non dalle dimensioni delle cellule, che cambiano anche durante lo sviluppo. Per seguire la dipendenza dallo stadio di sviluppo di PeCoWaCo, abbiamo mappato la tensione superficiale delle cellule, poiché la contrattilità dell’attomiosina genera una parte significativa della tensione superficiale delle cellule animali. Questo ha rivelato un ammorbidimento corticale durante le fasi di scissione. Inoltre, l’ammorbidimento artificiale della corteccia può attivare PeCoWaCo prima e accelerare il ritmo. Seguendo i suggerimenti dei revisori tempestivi e un’ipotesi plausibile, abbiamo considerato la proteina Fmnl3 come una possibile spiegazione molecolare per questo cambiamento nel comportamento. Abbiamo scoperto che la down-regulation di Fmnl3 durante le fasi di scissione è necessaria per l’ammorbidimento della corteccia, che provoca l’aspetto di PeCoWaCo.

Diagramma che mostra come PeCoWaCo cambia durante lo sviluppo dell'embrione
Maturazione della corteccia di actomiosina e sua contrattilità: la tensione superficiale e il periodo PeCoWaCo diminuiscono gradualmente attraverso le fasi di scissione. Ridurre o aumentare artificialmente la tensione superficiale è sufficiente per attivare o ritardare l’inizio di PeCoWaCo e anche modificare di conseguenza il periodo PeCoWaCo.
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Immagine dell’autore di questo post sul blog, Ozge Ozguc

Dopo tutti i problemi e il cul-de-sac che abbiamo attraversato con questo progetto, sono felice di vederlo nella sua forma finale. Guardando indietro, questo viaggio mi ha insegnato che essere nella “nuvola creativa” è perfettamente normale e che la via d’uscita più semplice è accettarla come parte dell’esperienza di ricerca e parlare con le persone per ottenere punti di vista diversi. Mi ha anche insegnato a tenere sempre presente che se il progetto di ricerca fosse andato secondo i piani, l’Essenza del lavoro non sarebbe stata quella di svelare l’ignoto.

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Immagine dell’autore di questo post sul blog, Ozge Ozguc

Circa l’autore

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Özge Özgüç ha completato il suo dottorato di ricerca presso l’Institute Curie ed è ora ricercatrice post-dottorato presso l’IBEC. ORCIDE: 0000-0002-1545-1715 @oozguc

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