Cellule staminali in Italia: breve storia di una grande conquista

È ormai da tempo che le cellule staminali sono al centro di un ampio dibattito che coinvolge non solo l’ambito scientifico, ma anche quello religioso, etico, giuridico e politico.

Da quando nel 1960 McCulloch e Till scoprirono l’esistenza delle cellule staminali nel midollo osseo1, cioè un tessuto semi-solido presente all’interno delle ossa dell’organismo, esse sono entrate a far parte della nostra vita, suscitando curiosità e interesse, ma anche timore e scetticismo.

Figura 1. Perché le cellule staminali sono importanti (modificata e tradotta da europarl.europa.eu – Parlamento Europeo)

L’enorme potenzialità delle cellule staminali, che ha condotto numerosi ricercatori ad approfondire questo campo, risiede nella loro capacità di automantenersi e autorinnovarsi e di differenziare in diversi tipi di cellule che compongono i tessuti e gli organi del nostro organismo. Ciò significa che le cellule staminali possono essere impiegate in ambito clinico per la riparazione e la rigenerazione dei tessuti e per la terapia di numerose patologie.

Sappiamo già da tempo che è consentito, anche in Italia2, il trapianto di cellule staminali ematopoietiche, cioè quelle da cui derivano tutte le nostre cellule del sangue, per la cura di diversi tipi di leucemie e altri disordini ematici, ma chiaramente la ricerca in questo ambito non si è fermata qui.  Infatti sono molte le ricerche che si stanno compiendo per studiare diversi tipi di cellule staminali da applicare nella terapia di altre patologie considerate finora intrattabili, come i tumori, le malattie del sistema immunitario e alcune patologie cardiache, muscolari, osteoarticolari e persino neurodegenerative. Inoltre, grazie al progresso delle biotecnologie, si stanno studiando nuovi approcci terapeutici.

Con l’avvento della medicina rigenerativa è infatti possibile rigenerare i tessuti danneggiati attraverso l’impiego di cellule staminali opportunamente coltivate in laboratorio e differenziate nel tessuto di interesse. Si è inoltre recentemente sviluppato un altro ramo della medicina rigenerativa, l’ingegneria tissutale, cioè una scienza che applica sia principi dell’ingegneria, sia quelli delle scienze biomediche. L’obiettivo dell’ingegneria tissutale è quello di ricostruire in laboratorio dei sostituti biologici in grado di rigenerare tessuti e organi danneggiati, combinando le cellule staminali con i biomateriali, cioè materiali compatibili con i tessuti dell’organismo, in grado di supportare la crescita di nuove cellule e poi di degradarsi in modo spontaneo nel tempo. Le cellule staminali vengono infatti immesse all’interno dei biomateriali e con essi impiantate. Una volta all’interno dell’organismo, le cellule, grazie ad una serie di segnali specifici e all’interazione con l’ambiente circostante, saranno indotte a proliferare, a differenziare e a sostituire progressivamente il tessuto danneggiato.

Figura 2. Le cellule staminali embrionali totipotenti sono in grado di dare origine all’intero organismo e agli annessi extra-embrionali, tra cui la placenta. Le cellule staminali embrionali pluripotenti generano i tre foglietti embrionali (endoderma, mesoderma, ectoderma) da cui derivano tutti i tessuti e gli organi. Le cellule staminali pluripotenti indotte sono cellule staminali la cui pluripotenza viene indotta in laboratorio a partire da cellule adulte riprogrammate. La riprogrammazione cellulare può offrire una valida alternativa all’impiego di cellule staminali embrionali umane. Le cellule staminali multipotenti, avendo perso la pluripotenza, sono cellule specializzate che danno origine ad un limitato numero di tipi cellulari. La capacità delle cellule staminali di differenziare in numerose cellule specializzate le rende potenzialmente applicabili in campo terapeutico per rimpiazzare cellule danneggiate di diversi tessuti e organi dell’organismo

La ricerca sulle cellule staminali in Italia, come del resto anche in altre parti del mondo, non ha sempre trovato la strada spianata: nel 2004 la legge 40 ha limitato la fecondazione in vitro ad uso autologo, cioè a partire da cellule prelevate dallo stesso paziente, così come la ricerca sulle cellule staminali embrionali umane; nel 2005 siamo stati chiamati a votare per il referendum abrogativo di tale legge, ma non è stato raggiunto il quorum. Nel 2009 un decreto legge ha vietato in Italia la conservazione delle cellule staminali provenienti da sangue cordonale e da cordone ombelicale ad uso autologo, mentre è possibile conservarle presso strutture all’estero. Nonostante i passi avanti compiuti di recente nell’ambito della fecondazione medicalmente assistita, c’è ancora molta strada da fare nel campo della manipolazione degli embrioni e quindi anche delle cellule staminali embrionali, ma non solo.

Malgrado ciò, è recente la notizia di un importante traguardo raggiunto da due ricercatori italiani: si tratta di Michele De Luca, docente di Biochimica presso l’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia e direttore del Centro Medicina Rigenerativa “Stefano Ferrari”, e di Graziella Pellegrini, docente di Biologia applicata presso la stessa università e coordinatrice della terapia cellulare presso il Centro Medicina Rigenerativa “Stefano Ferrari”.

Hanno infatti vinto il prestigioso Premio per l’Innovazione 2018 (Innovation Award 2018)  da parte della International Society for Stem Cell Research (ISSCR), che verrà consegnato a giugno in Australia durante il meeting annuale della società.

Nel corso delle loro ricerche, De Luca e Pellegrini sono infatti riusciti a ricostruire un frammento di cornea umana a partire dalla coltivazione in vitro, cioè in laboratorio, di cellule staminali prelevate dal limbus, una zona dell’occhio responsabile della rigenerazione della cornea. Innestando tale frammento in pazienti che avevano subito un danno oculare, in seguito al quale la cornea aveva perso la capacità di rigenerarsi, è stato possibile ripararla, con risultati duraturi nel tempo. Tale protocollo terapeutico, applicato con successo in diversi casi, è stato quindi approvato nel 2015 come primo farmaco a base di cellule staminali corneali umane autologhe da parte della European Medicines Agency (EMA) e denominato Holoclar®.

De Luca e Pellegrini sono stati anche i primi ricercatori in Europa ad impiegare con successo le cellule staminali per la rigenerazione della cute nella terapia di gravi ustioni. A partire da queste ricerche, sempre nel 2015 hanno potuto impiegare per la prima volta le cellule staminali per curare un bambino affetto da epidermolisi bollosa giunzionale. Questa rara patologia genetica è caratterizzata dalla presenza di bolle e desquamazioni della cute, che la rendono estremamente fragile come le ali di una farfalla (per questo motivo i bambini che ne sono affetti vengono spesso denominati “bambini farfalla”).

Grazie alla coltivazione in vitro di cellule staminali prelevate da una piccola biopsia, cioè da un frammento di pelle di una zona non lesionata, i due ricercatori hanno potuto ricreare in laboratorio un innesto di cute, che è stato successivamente trapiantato sull’area danneggiata, consentendo, a due anni dall’intervento, la rigenerazione dell’epidermide3.

Questi sono solo alcuni dei promettenti risultati ottenuti mediante l’applicazione clinica delle cellule staminali per la rigenerazione tissutale e la terapia di diverse patologie.

È senz’altro ancora necessaria una continua e profonda conoscenza delle cellule staminali, che non possono essere considerate come la panacea di tutti i mali, ma date le loro straordinarie potenzialità e alla luce della passione e dell’impegno di numerosi ricercatori, è auspicabile che in un futuro non troppo lontano malattie per le quali non vi è ad oggi una cura efficace possano essere trattate mediante la loro applicazione.

Fonti:

  1. McCulloch, E.A., Till, J.E. The radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells, determined by quantitative marrow transplantation into irradiated mice. Radiation Research, 13(1):115–125 (1960);
  2. Indicazioni cliniche per le quali è consolidato l’uso per il trapianto di cellule staminali ematopoietiche, con comprovata documentazione di efficacia, per le quali è opportuna la raccolta dedicata di sangue cordonale – Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana – Serie generale – n. 303 del 31/12/2009;
  3. Hirsch et al. Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells. Nature, Volume 551, pages 327–332 (2017).

Ulteriori indicazioni bibliografiche:

 

Farmaco Equivalente o Originale?

Oggigiorno si sente continuamente parlare in tv, sui social, per radio di farmaci equivalenti.

Cosa si intende per farmaco equivalente? Perché è definito così? Attualmente su questa tematica c’è tanto da discutere, proviamo a mettere un po’ di ordine.

Che cos’è un farmaco equivalente?

La caratteristica principale del farmaco equivalente è quella di avere il principio attivo ( la sostanza da cui dipende l’attività curativa del farmaco) nella stessa forma farmaceutica del farmaco originale (originator), ciò che varia sono gli eccipienti, ovvero altri elementi che si trovano all’interno del farmaco nella sua forma finita.

Sono gli eccipienti (sostanze prive di proprietà terapeutiche, ma necessarie per facilitare l’assunzione o rendere il farmaco disponibile all’organismo) che possono provocare reazioni allergiche. Molto spesso non si conoscono nella loro totalità e quindi diventa imprevedibile sapere se possono alterare alcune reazioni all’interno del nostro organismo.

Un parametro di un farmaco equivalente da non sottovalutare è la sua biodisponibilità, ovvero il tempo necessario per rendere il principio attivo disponibile all’organismo. Se la biodisponibilità l’equivalente oscilla tra il 3 ed il 5%  si può affermare che non ci sono variazioni significative rispetto all’originale.

Occhio alla provenienza

Un fattore rilevante ,ma spesso sottovalutato, è il sito di produzione del farmaco. La maggior parte delle aziende farmaceutiche a causa degli elevati costi di gestione e di produzione ha spostato all’estero gli stabilimenti produttivi; ciò ha fatto sì che spesso non si conosca la provenienza del farmaco e quali siano gli eccipienti inseriti.

Invece i  farmaci equivalenti prodotti in Italia  sono sottoposto a controlli da parte dell’AIFA (Agenzia Italiana del Farmaco) durante tutti i vari step della loro produzione; ciò fornisce una maggiore garanzia sulla loro sicurezza.

Di contro quelli prodotti all’estero subiranno procedure e controlli totalmente diversi da quelli italiani non permettendo sempre di appurare la loro reale efficacia.

Perché un farmaco equivalente è più economico?

Un farmaco equivalente nasce quando scade il brevetto del farmaco originale, facendo decadere  il costo del prodotto e la ricerca del principio attivo. Ecco spiegato il calo del prezzo.

Ad oggi l’uso di questa tipologia di farmaci si rivela più economico sia per i pazienti, sia per il SSN (Sistema Sanitario Nazionale) che tende così a concentrare la spesa economica su farmaci più specifici e costosi.

Alla luce di queste informazioni, ricordiamoci sempre che anche un farmaco equivalente resta pur sempre un farmaco (ogni possibile abuso anziché risolvere un problema rischia di generarne altri) e gli eccipienti utilizzati o la provenienza di questi possono mutare (seppur sensibilmente) le proprietà del farmaco; per questa ragione resta sempre valido il consiglio di informarsi su queste caratteristiche quando ne valutiamo l’acquisto.

[A. L. A.]

Riferimenti:

Niente panico: il moto casuale della Tesla nello spazio

La recente trovata di Elon Musk di lanciare verso Marte una Tesla Roadster rossa, con tanto di pilota in tuta da astronauta al posto di guida, ha riportato alla luce un tema tecnologico sviluppato inizialmente negli anni ‘60 del Novecento, nell’ambito delle missioni Apollo. Stiamo parlando dei lanciatori super-pesanti cioè quei razzi che permettono di portare almeno 50 tonnellate di peso in orbita terrestre bassa (tra 160 e 2000 km di quota).

In astronautica si definiscono vettori (o lanciatori) quei missili progettati, ed utilizzati, per inviare nello spazio un determinato “carico utile”. A seconda del carico utile (payload in inglese) essi vengono classificati in lanciatori leggeri (fino a 2t), medi (da 2 a 20t), pesanti (da 20 a 50t) e super-pesanti (più di 50t) [1]. Nel corso della storia, pochissimi razzi sono stati capaci di portare in orbita un carico utile di tale entità. Il record incontrastato (140t) spetta ancora oggi al Saturn V, il vettore che ha permesso all’uomo di raggiungere la Luna (fig.1). Citando Oriana Fallaci: “Un uomo, messo accanto a quel razzo, sembra meno di una formica. E’ un razzo così ciclopico che la sua altezza equivale a quella di un grattacielo con trentasei piani, la sua ampiezza è quella di una stanza di sette metri per sette. […] Se ne raggiungi con un ascensore la cima, io l’ho fatto, ti coglie il terrore. E di ciò non ti rendi conto alla televisione […] ti mancano i termini di paragone…” [2].

Cinquant’anni dopo, il Falcon Heavy, missile progettato dalla SpaceX, compagnia spaziale del patron di Tesla, deve mantenere la promessa del suo ideatore, ossia diventare il più grande lanciatore dopo il leggendario razzo di Wernher von Brown, con tanto di propulsori riciclabili.

Fig.1 – Confronto tra alcuni lanciatori super-pesanti

Tuttavia, molti continueranno a chiedersi quale sia stata l’utilità di mandare nello spazio un’automobile sportiva. Considerati i precedenti disastri di SpaceX, il primo lancio del Falcon Heavy era ad alto rischio fallimento. Al tempo stesso era necessario effettuare dei test per capire se il vettore potrà, un domani, trasportare le dichiarate 63,8t di payload [3]. Per non mettere in pericolo oggetti di valore scientifico, come ad esempio satelliti da milioni di dollari, Elon Musk ha scelto di utilizzare come peso di prova la sua personale “utilitaria” [4]. Questa mossa è stata anche ampiamente criticata poiché appare come una mera trovata pubblicitaria, tuttavia non è un segreto che l’affezione del pubblico verso l’astronautica goda di alti e bassi. Ad esempio, una volta vinta la corsa allo spazio contro l’URSS, gli americani smisero di seguire le missioni spaziali. La Tesla cosmica ha senz’altro risvegliato l’interesse di tutti.

Ma che fine faranno l’auto ed il suo conducente?

Sebbene, a detta di Musk, essi continueranno a fluttuare nello spazio per i prossimi miliardi di anni [4], molti studiosi la pensano diversamente. Un recentissimo studio pubblicato dai canadesi Hanno Rein e Daniel Tamayo e dal ceco David Vokrouhlicky ha come obiettivo valutare la probabilità di impatto della Tesla con i corpi celesti del sistema solare interno. Il titolo del lavoro “The random walk of cars and their collision probabilities with planets (Il moto casuale delle macchine e la loro probabilità di collisione con pianeti)” [5] è tra il serio ed il faceto, come d’altronde tutto quello che riguarda questa impresa. Nel loro lavoro, basato su seri modelli matematici, i ricercatori hanno compiuto delle simulazioni a più corpi che coprono un arco di tempo pari a diversi milioni di anni. Assumendo che l’automobile è stata lanciata dalla Terra ed è oggi diretta, senza ulteriori correzioni di rotta, verso l’orbita di Marte è altamente probabile che, in futuro, tra la Tesla ed il nostro pianeta ci saranno molti incontri ravvicinati (fig.2). Mentre la probabilità d’impatto di un oggetto che incrocia l’orbita terrestre può essere stimata con precisione in una scala di tempi confrontabile con la vita umana, l’orbita caotica del Roadster non può essere definita con precisione sul tempo necessario ai molti incontri. Quindi, le conclusioni possono essere tratte solo in termini statistici. Da questo punto di vista il comportamento della Tesla ha molte similarità con gli asteroidi near-Earth (vicini alla Terra) o NEAs. Essi si muovono nella regione interna del sistema solare in modo caotico effettuando numerosi incontri ravvicinati con i pianeti di tipo terrestre, che ne perturbano pesantemente ed imprevedibilmente l’orbita. Il destino più comune di questo tipo di asteroidi è di precipitare nel Sole. Solo una piccola percentuale di essi vaga sufficientemente a lungo nella zona dei pianeti terrestri per avere una probabilità d’impatto non nulla con la Terra, Venere o Marte. D’altro canto, ci sono anche delle differenze tra la Tesla ed i NEAs. La prima è il fatto che gli asteroidi tipicamente diffondono verso l’interno del sistema solare dalla fascia degli asteroidi, mentre la Tesla è stata lanciata dalla Terra. La seconda è il fatto che l’automobile non ha percepito l’effetto di risonanza gravitazionale con Giove, cosa che avviene per i NEAs. In ogni caso, è abbastanza sicuro che il primo incontro ravvicinato con la Terra avverrà nel 2091 e nella maggior parte dei casi simulati non ci si aspetta alcun impatto per i successivi 3 milioni di anni. Questo non significa che le chances di collisione siano nulle, entro 1 milione di anni è infatti stimata una probabilità di impatto del 6% con la Terra e del 2.5% con Venere. Ciò porta alla valutazione che il viaggio della Tesla nello spazio non potrà durare più qualche decina di milioni di anni, come nel caso degli asteroidi near-Earth.

Fig.2 – Orbita della Tesla nel sistema solare interno [6]

E’ verosimile che l’auto di Musk resista così a lungo?

Diversi siti hanno riportato un’intervista [7][8] ad un esperto di plastiche dell’Università dell’Indiana, il Dr. William Carroll, che nel 2005 è stato presidente dell’American Chemical Society. Secondo Carroll, tra radiazioni cosmiche ed impatti da micrometeoriti, l’aspettativa di vita dei materiali che costituiscono il veicolo può essere, in alcuni casi, anche solo di un anno. Ci stiamo riferendo a tutto ciò che è plastica: sulla Terra i raggi cosmici ed il vento solare sono attenuati dall’atmosfera e dalla magnetosfera, ma nel vuoto non è così. In condizioni estreme i polimeri organici rischiano di sgretolarsi in pochi mesi. Tutto il resto, invece, potrebbe essere distrutto dai micrometeoriti, ossia piccolissimi pezzetti di roccia estremamente comuni nello spazio. Basti pensare che la quantità di polvere cosmica che si presume cada sulla Terra ogni giorno è qualche decina di tonnellate. Questi “sassolini” viaggiano a velocità relative molto elevate e, nonostante la loro piccola massa, sono in grado di fare dei danni notevoli. Perciò dobbiamo immaginarci che nei prossimi secoli la carrozzeria della Tesla verrà ridotta a colabrodo ed il suo occupante (battezzato prontamente Starman, dalla canzone di David Bowie) in cenere.

E per concludere, cosa si è portato Starman nel suo periglioso viaggio verso Marte e la fascia degli asteroidi? Pare che nel cassetto portaoggetti ci siano una copia della Guida Galattica per autostoppisti di Douglas Adams e l’intera trilogia della Fondazione di Isaac Asimov (in supporto ottico 5D). L’immancabile asciugamano e la scritta “Don’t Panic (Niente Panico)” (altri riferimenti a Douglas Adams) non potevano mancare, così come una targhetta con scritto “Made on Earth by humans (Prodotto sulla Terra da esseri umani)”.

Nel vuoto non sarà possibile ascoltare “Space Oddity” dagli altoparlanti della Tesla, ma vederla viaggiare così, sullo sfondo nero del cosmo, dovrebbe bastare a chiunque per immaginare che si tratti di una “bizzarria spaziale”.

 

[UMM]

 

Bibliografia:

[1] NASA Launch Propulsion Systems Technology Area Roadmap, TA01-7

https://www.nasa.gov/pdf/500393main_TA01-LaunchPropulsion-DRAFT-Nov2010-A.pdf

[2] Oriana Fallaci – Quel giorno sulla Luna – Rizzoli (1970)

[3] Falcon Heavy Overview dal sito di SpaceX

http://www.spacex.com/falcon-heavy#falconHeavy_overview

[4] Il tweet di Elon Musk: “Payload will be my midnight cherry Tesla Roadster playing Space Oddity. Destination is Mars orbit. Will be in deep space for a billion years or so if it doesn’t blow up on ascent. 1 dic 2017” / Il carico sarà la mia Tesla Roadster color ciliegia [con l’autoradio] che manda “Space Oddity”. La destinazione è l’orbita di Marte. Resteremo nello spazio profondo per un miliardo d’anno o giù di lì, sempre che [il razzo] non esploda al decollo.

https://twitter.com/elonmusk/status/936782477502246912

[5] Hanno Rein, Daniel Tamayo, David Vokrouhlick – The random walk of cars and their collision probabilities with planets

https://arxiv.org/abs/1802.04718

[6] http://www.whereisroadster.com/

[7] https://www.livescience.com/61680-will-spacex-roadster-survive-in-space.html

[8] https://www.wired.it/scienza/spazio/2018/02/17/tesla-starman-spazio-musk/

Non tutta la “ciccia” viene per nuocere

di M. Falzone

Quanti di noi si sono lamentati nel corso della vita del proprio tessuto adiposo? Denigrato e mascherato come meglio si può, in realtà questo tessuto, comunemente chiamato “ciccia” o “grasso”, è ricco di tante sorprese!

Gordos campesinos… guerrilleros en los ojos de Botero (ojos bastante sesgados) (di Sol Robayo, https://www.flickr.com/photos/solrobayo/4460131669)

Il tessuto adiposo è la più grande riserva energetica del nostro corpo, ma oltre a ciò sono ben conosciute altre funzioni come quelle riportate di seguito:

  • Sostegno e protezione (costituendo una sorta di “impalcatura” per molti organi e fungendo da “ammortizzatore” contro gli urti);
  • Termogenesi (regolando la temperatura corporea in risposta a basse temperature);
  • Secrezione di ormoni (come la leptina, coinvolta anche nello stimolo della fame).

Circa due terzi del tessuto adiposo è costituito da adipociti maturi (le cellule tipiche di questo tessuto), mentre la restante parte è costituita da una componente vasculo-stromale (vasi sanguigni e tessuto connettivo circostante) che contiene cellule di vario tipo e fra queste vi sono anche le cellule staminali mesenchimali chiamate hASC (human Adipose-derived Stromal Cells). Le cellule staminali mesenchimali sono cellule adulte, indifferenziate e multipotenti: non hanno ancora deciso che “mestiere” fare, ma se ben istruite, possono specializzarsi in diversi settori. Le hASC dunque, se adeguatamente istruite, in vitro possono differenziarsi in cellule del tessuto osseo, cartilagineo, adiposo, muscolare, tendineo, neuronale. La nostra ciccia è dunque capace di grandi cose!

Dato che il tessuto adiposo è facilmente accessibile nel nostro corpo e può essere prelevato senza complicazioni per il paziente e in assenza di sintomatologia dolorosa, le hASC in esso

contenute sono considerate una buona risorsa per la Medicina rigenerativa e l’ingegneria tissutale.

Quindi in breve:

  • Il tessuto adiposo nel corpo umano è abbondante e può essere facilmente prelevato con piccole biopsie o liposuzione;
  • Nel tessuto adiposo vi sono le cellule hASC;
  • Le cellule hASC in vitro possono essere indotte al differenziamento in cellule dell’osso, della cartilagine, del muscolo, dei tendini e del sistema nervoso.

Ma le sorprese della ciccia non finiscono qui!

Pochi anni fa è stata scoperta anche la capacità degli adipociti di “dedifferenziare”: gli adipociti sono cellule mature, ma sottoposte a coltura in vitro possono ritornare allo stato di cellule non specializzate (dedifferenziate) capaci di assumere funzioni diverse. Il dedifferenziamento è rilevabile anche seguendo il loro cambiamento morfologico: al settimo giorno di coltura gli adipociti maturi sferici iniziano a perdere il loro contenuto lipidico e ad assumere una forma più frastagliata e appiattita tipica delle cellule staminali mesenchimali.

E’ una sorta di riciclo: le cellule adipose in eccesso o scartate durante interventi chirurgici, vengono sottoposte a coltura e dopo dedifferenziamento possono assumere nuova vita differenziando in altre cellule come quelle dell’osso ad esempio, ritornando ad essere utili per la riparazione tissutale o per il trattamento di alcune patologie. Queste cellule prodigiose sono chiamate DFAT (Dedifferentiated Fat Cells).

Vi sono dunque due popolazioni di cellule staminali ricavabili dal tessuto adiposo: le hASC e le DFAT. La ricerca continua a lavorare su queste cellule e in futuro potranno essere utilizzate in vivo anche nell’uomo. Ma non è meraviglioso?

Per saperne di più:

  • M.Saler, L.Caliogna, L.Botta, F.Benazzo, F.Riva, G. Gastaldi. hASC and DFAT, Multipotent Stem Cells for Regenerative Medicine: A Comparison of Their Potential Differentiation In Vitro. International Journal of Molecular Sciences. 2017
  • Medet Jumabay, Kristina I Boström. Dedifferentiated fat cells: A cell source for regenerative medicine. World Journal of Stem Cells. 2015

 

Il cervello Sapiens: la forma conta!

di Simone Gastaldon

Lo studio di come il comportamento e le abilità cognitive della specie umana siano evoluti nel tempo è particolarmente difficile, non avendo una macchina del tempo per saltare nel passato e osservare questi cambiamenti.

Per cercare di studiare queste caratteristiche, gli scienziati utilizzano prove indirette da svariati campi di ricerca, come la paleoantropologia, l’archeologia e la genetica. Degli indizi importanti possono essere ottenuti studiando la forma interna del cranio (endocranio) di esemplari di varie specie di Homo: dalla forma dell’endocranio, infatti, si possono ricostruire alcune caratteristiche grossolane delle strutture cerebrali [Nota 1], e quindi dedurre indirettamente dei tratti comportamentali e cognitivi.

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Zhong Zhong e Hua Hua, le prime scimmie clonate come la pecora Dolly

È accaduto in Cina, alla “Chinese Academy of Science Institute of Neuroscience” di Shanghai e lo studio è stato pubblicato sulla celebre rivista “Cell”, creando molto scalpore e non solo nel mondo scientifico: sono state clonate per la prima volta due scimmie con la tecnica detta somatic cell nuclear transfer (SNCT).

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Interlocutori sulla stessa “lunghezza d’onda”: sincronizzazione cerebrale tra parlante e ascoltatore

di Simone Gastaldon

Colloquialmente, quando due persone la pensano allo stesso modo, diciamo che sono sulla stessa lunghezza d’onda; con i dovuti aggiustamenti, non è una metafora così sbagliata, dopotutto. Un gruppo di ricerca basco, tramite l’elettroencefalografia, ha studiato l’attività cerebrale di coppie di partecipanti parlanti di lingua spagnola, i quali dovevano alternarsi a parlare e ascoltare in assenza di contatto visivo, in una situazione artificiale simile a quando facciamo una telefonata. Lo studio si colloca in un paradigma teorico e metodologico chiamato two-person neuroscience, dove l’unità di studio sono due partecipanti che interagiscono, e non uno singolo e isolato che esegue un determinato compito, come nella maggioranza degli studi di neuroscienze cognitive.

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Il telescopio Hubble: un possibile disastro trasformato in successo

Il telescopio spaziale Hubble è uno strumento importantissimo per l’esplorazione del cosmo e per la ricerca che tenta di svelarne i misteri. Eppure, quando fu lanciato negli anni ’90, rischiò di rivelarsi un costosissimo disastro.

Il telescopio spaziale Hubble, il primo e più famoso dei telescopi orbitali (Di Ruffnax (Crew of STS-125) – http://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/shuttle/sts-119/hires/s125e011848.jpg, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6826183)

Mandato in orbita nell’Aprile del 1990, Hubble è stato il primo telescopio a essere posizionato nell’orbita terrestre: al di fuori dell’atmosfera, a un’altezza di circa 550 km dal suolo. Libero quindi da nubi e inquinamento luminoso, Hubble ha una visuale sull’Universo praticamente priva di ostacoli.

Il telescopio non viaggia attraverso lo spazio, ma rimane nell’orbita terrestre e gira attorno al nostro pianeta: spostandosi ad una velocità di quasi 27.000 chilometri l’ora, impiega circa un’ora e mezza per fare un giro completo della Terra.

I “Pilastri della Creazione”, una delle fotografie più famose di Hubble, scatata nel 1995 (Di NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) – http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2015/01/image/c/warn/, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=38165284)

L’ “occhio” di Hubble è costituito da uno specchio dal diametro di 2.4 metri, che gli permette di vedere molto lontano nell’Universo con altissima accuratezza e precisione: è in grado di distinguere dettagli con un’ampiezza angolare di 0.05 arcosecondi, che equivale a essere in grado di riconoscere un paio di lucciole in Giappone mentre si è negli Stati Uniti; inoltre, è capace di puntare un oggetto con una precisione di 0.007 arcosecondi, come puntare un laser su una moneta da una distanza di 320 chilometri.

A pochi mesi di distanza dal suo lancio, però, le prime immagini fornite da Hubble furono estremamente deludenti. Un difetto nello specchio primario, infatti, impediva al telescopio di mettere a fuoco gli oggetti, producendo immagini poco nitide.

Con un costo di realizzazione di 2.5 miliardi di dollari, quelle prime imbarazzanti immagini furono una grossa batosta per il progetto, che rischiava di morire in partenza e di rovinare per sempre la reputazione delle due agenzie coinvolte nella sua costruzione: NASA ed ESA.

Fortunatamente, il telescopio fu progettato fin dall’inizio per essere riparato dagli astronauti dello Space Shuttle. Nel 1993 partì la missione STS-61, con lo scopo di correggere l’ottica di Hubble, sostituire alcuni strumenti e installarne di nuovi. Si trattó di una missione da record: fu la prima opera di manutenzione di uno strumento in orbita e portó gli astronauti ad effettuare ben cinque passeggiate spaziali, una dopo l’altra, per un totale di 35 ore e 28 minuti di lavoro. La missione fu un successo e il problema della messa a fuoco fu risolto montando una serie di cinque specchi aggiuntivi – un po’ come mettere ad Hubble gli occhiali -.

Da allora, il telescopio ha raccolto immagini splendide e ha permesso ad astronomi e astrofisici di fare importanti scoperte: dal determinare l’età dell’Universo (pari a 13.7 miliardi di anni), a capire come si formano i pianeti, fino a scovare la presenza di buchi neri supermassici nel cuore di quasi tutte le galassie e a identificare materia organica al di fuori del nostro sistema solare, Hubble ha ampliato i confini della nostra conoscenza del cosmo.

La galassia M100 fotografata prima e dopo l’installazione delle lenti correttive sull’Hubble (Di NASA/ – Great Images in NASA Description; see also http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1994/01/image/a/, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6459870)

Dopo il 1993, il telescopio è stato visitato altre quattro volte dagli astronauti, che hanno riparato, sostituito o migliorato i suoi strumenti. Nella sua carriera quasi trentennale, Hubble ha effettuato più di un milione di osservazioni, ha portato alla pubblicazione di più di 14.000 articoli scientifici e ha percorso più di 5 miliardi di chilometri attorno la Terra.

Nessun altro strumento costruito dall’uomo ha mai fornito cosí tante informazioni preziose e c’è da sperare che, prima di andare in pensione, Hubble ci regali ulteriori sorprese.

Di L. P.

Approfondimenti:

Gli idrati di metano, una vecchia fonte energetica per il prossimo futuro

Gli idrati di metano, o clatrati (dal latino clatrare: chiudere tra sbarre), sono una sostanza solida composta per la gran parte da normale ghiaccio d’acqua, che forma una struttura forma di gabbia al cui interno viene ospitata una sostanziosa percentuale di gas. In genere si tratta di metano, altri idrocarburi leggeri o anidride carbonica.

Idrati di metano in fiamme

I cristalli di ghiaccio, in presenza di particolari gas e ad alta pressione (non meno di 30 atmosfere), tendono a cristallizzare in una sorta di “guscio” atto a intrappolare le molecole della fase gassosa, che rimane stabile anche al di sopra degli 0°C, a seconda delle specie chimiche contenute.

Questa sostanza si forma naturalmente in fondo agli oceani di tutto il mondo a profondità superiori a 300 metri, ma anche entro e al di sotto del permafrost da 300 a 1000 m di profondità (sono presenti depositi enormi nell’emisfero Nord, in particolare Siberia e Canada).

I clatrati sono classificati in tipologie a seconda delle dimensioni della “gabbia” ( tipi 1, 2 e H); questa diversa struttura causa una diversa possibile composizione, in quanto “gabbie” più grandi permettono l’alloggiamento di gas con molecole via via più ingombranti (etano, propano, butano).

Vista la sua struttura “porosa” e il fatto di essere allo stato solido, questa sostanza permette di intrappolare una quantità sostanziosa di gas; si pensi infatti che un solo metro cubo di idrato di metano una volta sciolto libera mediamente 170 Sm3 di gas (metri cubi a condizioni ambiente).

Il volume stimato dei depositi di clatrati di metano e altri gas combustibili arriva a superare più del doppio il volume di TUTTI i combustibili fossili finora noti ed utilizzati.

È di ieri la notizia che una società cinese sia riuscita a sfruttare per prima depositi di idrati raccolti al largo del mar del Giappone.

Di R. L.

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