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DNA come biomateriale

di Carolina C.

Le nostre istruzioni genetiche sono preziosissime: Il DNA non solo determina ciò che siamo, ma può anche essere utilizzato in medicina per la terapia genica. Non è tutto: guardandolo da un punto di vista strutturale e fisico, un team di biotecnologi e di fisici dei materiali ha sviluppato i cosiddetti “DNA idrogel”, dei polimeri la cui struttura è fatta di acidi nucleici e al cui interno troviamo dell’acqua. 

Questi possono essere utilizzati in diverse applicazioni biomediche: nella formulazione di farmaci, nella terapia genica e negli approcci di terapia cellulare.

Il DNA come biomateriale mostra qualità come biocompatibilità e biodegradabilità, che al giorno d’oggi sono requisiti fondamentali per la messa a punto di nuove tecnologie. Inoltre, il DNA risponde a diversi stimoli fisici, come cambi di temperatura o di pH, ma anche chimici e questo rende la struttura stessa del DNA controllabile. Nella farmacologia è importantissimo controllare il rilascio di un farmaco, ed è a questo proposito che gli Idrogel trovano la loro vocazione. 

Un esempio: il mio obiettivo terapeutico è l’intestino, il cui pH è neutro.  Un farmaco assunto per via orale dovrà necessariamente passare per lo stomaco, un ambiente notoriamente acido; avere quindi degli idrogel che si sciolgono solo in presenza di un pH neutro proteggerebbe il mio farmaco fino al raggiungimento del suo obiettivo, l’intestino, e sarà solo a questo punto che l’ idrogel si dissolverà e rilascerà il farmaco. 

Tratto Gastro Intestinale: In questo tratto avviene la scomposizione del cibo, al fine di assorbire nutrienti e liquidi, ma anche l’eliminazione di componenti non digeribili.
È caratterizzato da diversi gradi di Ph necessari al corretto funzionamento dei differenti organi deputati alla digestione

Infine, l’ingegneria genetica, con l’avvento della tecnologia CRISPR/CAS9, offre nuovi spunti. Questo macchinario molecolare, di origine batterica, è costituito da due parti:  le guide CRISPR e la proteina CAS9. Le guide fungono da stampo per la CAS9, deputata al taglio e all’eventuale correzione del DNA bersaglio.

Il DNA è, quindi, diventato ri-programmabile e regolabile, ridefinendo il potenziale degli idrogel di DNA.

A tal proposito, in Massachusetts i ricercatori del MIT, guidati dal dottor Collins, hanno sfruttato la Cas12a, una versione ottimizzata della Cas9,  per rendere gli idrogel ancora più malleabili. I loro idrogel sono programmabili per il rilascio di enzimi, cellule e molecole in contesti speciali. 

Basti pensare alla sempre più emergente terapia cellulare anti-tumorale, in cui le cellule del sistema immunitario sono ingegnerizzate per riconoscere ed uccidere il tumore stesso.

Non sempre, però, queste riescono a raggiungere facilmente l’organo interessato. 

Gel Controllati dal Sistema CRISPR: I ricercatori del MIT hanno creato un materiale intelligente, detto idrogel, la cui struttura è costituita da filamenti di DNA. La proteina CRISPR-Cas12a taglia i filamenti di DNA cambiando la forma dei gel che possono essere controllati per il rilascio di farmaci e particelle per accendere un circuito elettrico.

Avere quindi un veicolo che rilasci le cellule soltanto nell’organo interessato ha i suoi vantaggi ed è per questo che il dott. Collins ed il suo team hanno testato gli idrogels anche per il rilascio di cellule del sistema immunitario, testandone la vitalità all’interno dell’idrogel e simulandone con successo il rilascio in vitro.

Successivamente il gruppo di scienziati ne ha testato il potenziale anche in diagnostica. Hanno inserito gli idrogel in dei piccoli chip costituti da una camera di microfluidica collegata ad un circuito elettronico. Quest’ultimo si spegnerà quando il sistema entrerà in contatto con il contenuto genetico e l’idrogel cambierà forma. 

È stato testato, per esempio, per il virus Ebola e per individuare la presenza del batterio Stafilocco aureo resistente agli antibiotici. La prospettiva è, quindi, quella di sviluppare dei “farmaci intelligenti”, in grado di entrare in azione solo quando necessario, e dei sistemi diagnostici che funzionino da sensori che si accendano o spengano in presenza di malattia. [CC]

References:

DNA Hydrogels for Biomedical Applications

https://www.nature.com/articles/d41586-019-02542-3

https://science.sciencemag.org/content/365/6455/780

 J. Li, D. J. Mooney, Nat. Rev. Mater. 1, 16071 (2016).

L’Amazzonia sta bruciando?

di Stefano M.

Stanno facendo il giro del web le immagini e le informazioni delle devastazioni in atto nella foresta amazzonica ad opera di vari incendi dolosi.

Vediamo di approfondire la questione!

l’Amazzonia è la più vasta foresta pluviale del nostro pianeta, si estende su un’area di 5,5 milioni di km quadrati tra Brasile (di cui occupa oltre il 40% della superficie), e altri paesi limitrofi.

Questa foresta, come altre di tipo pluviale, è un incredibile hotspot di biodiversità ed è habitat di un numero enorme di specie, grazie alle particolari condizioni climatiche. Si stima che in essa vivano 2,5 milioni di specie di insetti, diecimila specie di piante e duemila specie tra uccelli e mammiferi; di queste solo una esigua parte sono stati identificati e catalogati.

La foresta amazzonica è anche un enorme serbatoio di carbonio, la quantità di questo elemento stoccata nella foresta è stimata in 140 miliardi di tonnellate, processandone (sia in assorbimento che in emissione) oltre 2 miliardi di tonnellate. Per confronto, le attività umane producono all’anno circa 40 miliardi di tonnellate di CO2.

L’Amazzonia è oggetto di deforestazione da molti anni, per ricavare spazio per coltivazioni e soprattutto per il pascolo di bestiame. A causa di ciò, la superficie coperta da foresta pluviale si è ridotta del 20% rispetto agli anni 70, quando il tasso di deforestazione divenne molto più rapido; prima di allora la foresta era sostanzialmente integra. 

La deforestazione ha raggiunto livelli molto elevati durante gli anni 90 e i primi anni 2000 (oltre 20000 km quadrati annui), a partire dal 2004 politiche di controllo del taglio illegale e lo sviluppo di sistemi di sorveglianza satellitari hanno nettamente ridotto la perdita di foresta, che è comunque rimasta superiore ai 5000 km quadrati annui per tutta la prima decade del 2000.

Veniamo ora agli incendi.

La foresta amazzonica, in quanto pluviale, tende ad essere molto umida e pertanto gli incendi sono un fenomeno occasionale e raramente di origine naturale. Spesso gli incendi sono appiccati illegalmente dai coltivatori per eliminare i residui vegetali e preparare il terreno a nuove coltivazioni, oppure per nascondere o facilitare operazioni di taglio abusivo di foresta.

 L’elevato numero di incendi si concentra nella stagione secca (da settembre a novembre) ed è un fenomeno usuale, seppure non naturale, che si ripete ogni anno. Questo non significa che non sia un fenomeno grave, ma va sottolineato che attualmente il numero e l’estensione di incendi che sta colpendo la foresta amazzonica è sostanzialmente in media con gli scorsi anni, secondo quanto riportato dall’Earth Observatory della NASA. 

La caratteristica degli incendi avvenuti durante questo mese di agosto è quella di aver colpito molto duramente alcune aree, con un tasso di incendi superiore del 700% rispetto alla media. Va poi evidenziato che raramente gli incendi interessano direttamente la foresta, quanto più aree marginali, già degradate e disboscate, più secche rispetto alle aree intatte.

Incendi in Sudamerica tra il 15 e il 22 agosto 2019, NASA. foto ad alta risoluzione: https://go.nasa.gov/2Pe5KJe

Tutto nella norma quindi?

Assolutamente no! La copertura mediatica di questo evento mette alla luce le attività continuative di distruzione di uno degli habitat più preziosi che abbiamo sul nostro pianeta. 

Quest’anno, in particolare, sembra che il tasso di deforestazione sia drammaticamente cresciuto rispetto al trend degli ultimi anni, e il 2019 potrebbe essere il primo anno da 10 anni a questa parte in cui i km quadrati di foresta persa sono superiori ai diecimila km quadrati. Il rischio a cui andiamo incontro è quello di alterare l’ecosistema della foresta amazzonica oltre il punto di non ritorno, dopo il quale si avrebbe un inesorabile mutamento delle caratteristiche ambientali a causa della riduzione di umidità, producendo un effetto a catena che faciliterebbe ancora di più la perdita di foresta.

Gli incendi hanno il duplice effetto di ridurre l’assorbimento di CO2, ma soprattutto di liberare direttamente tramite la combustione il carbonio stoccato nella biomassa sotto forma di anidride carbonica e monossido di carbonio.

La distruzione della foresta non deve poi essere solo misurata in termini di anidride carbonica emessa o di perdita di ossigeno prodotto ma anche di devastazione di habitat ed estinzione di specie, molte delle quali nemmeno conosciamo.

Numero di incendi nell’Agosto 2000, NASA.

Cosa possiamo fare?

A livello di singole persone ben poco, se non sostenere chi lavora attivamente a livello internazionale con accordi che pongono al centro della discussione la preservazione delle foreste e degli ecosistemi naturali.

Concludendo, quello che stiamo vedendo accadere nell’Amazzonia è quello che accade ogni anno da decenni, e non accade soltanto in Sudamerica: anche le foreste pluviali africane e del sudest asiatico vivono annualmente le stesse situazioni. E’ utile che il pubblico sia messo al corrente di questi fatti e che si faccia sensibilizzazione, ma senza sensazionalismi e drammatizzazioni non necessarie. 

E’ invece assolutamente necessario che il tutto sia accompagnato da politiche ed azioni concrete per la salvaguardia degli ambienti del nostro pianeta.

#noidiminerva #Amazzonia #incendi #ecologia 

Fonti:

Articolo sui recenti incendi in Brasile, The Guardian: https://www.theguardian.com/environment/2019/aug/23/amazon-fires-what-is-happening-anything-we-can-do?CMP=fb_gu&utm_medium=Social&utm_source=Facebook&fbclid=IwAR0Qho22MJcZrEYQQWq7XaiDQDNDRWnO0lSAWj8jCrTAOVqaYCeBoM-mmjo#Echobox=1566565835

Articolo sui recenti incendi in Brasile, NASA: https://earthobservatory.nasa.gov/images/145464/fires-in-brazil?fbclid=IwAR1iVEQ2xAHg_0lNTaYkmYEjbby924_KZZLj3FzYRRnSduM8VFif8tpz7mA

Alcuni dati sulla foresta amazzonica: https://www.rainforesttrust.org/climate-change-series-part-1-rainforests-absorb-store-large-quantities-carbon-dioxide/

Storico degli incendi globali dal 2003, NASA: https://earthobservatory.nasa.gov/images/145421/building-a-long-term-record-of-fire

Assorbimento di carbonio da parte della foresta amazzonica: https://www.livescience.com/44235-amazon-rainforest-carbon-cycle-measured.html

Credit Pic

http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2006/amazon_crops.html

Gli scarafaggi conquisteranno il mondo

Dopo un titolo sensazionalistico e una foto incredibilmente realistica, andiamo a descrivere una scoperta che terrorizzerà i casalinghi di tutto il globo.

Parliamo di scarafaggi, insetti che vengono considerati alla stregua dei ratti per gli stessi motivi: sono riusciti ad adattarsi molto bene agli ambienti antropici, nascondendosi dove non abbiamo modo di vederli e attendendo il momento giusto per accalappiare qualche resto di cibo.

In realtà, per gli elementi citati qui sopra dovremmo fare un applauso a queste bestiole che sono riuscite ad approfittare di tutte le trasformazioni ambientali che abbiamo causato. Ma sono creature losche e le associamo alla sporcizia, quindi ci fanno schifo.

Ma gli scarafaggi se ne fregano della considerazione che abbiamo di loro. Uno studio recentemente pubblicato ne è la conferma. Pare che questi insetti si stiano adattando molto rapidamente per resistere agli insetticidi che utilizziamo per debellarli.

Lo studio è stato condotto da Michael Scharf e colleghi (University of Purdue) in Indiana e nell’Illinois (USA), su diverse popolazioni di scarafaggi della specie Blatella germanica. In particolare, le popolazioni sono state sottoposte per 6 mesi di tempo ad insetticidi con sostanze chimiche che agiscono diversamente: ad esempio, a livello neurologico o a livello dell’esoscheletro.

Un grazioso esemplare di Bletella Germanica

Prima dello studio, gli scarafaggi sono stati catturati in ogni sede d’interesse e testati in laboratorio per determinare gli insetticidi più efficaci per ciascun trattamento, in modo da cercare di ottenere i migliori risultati possibili.

Sono state anche utilizzate diverse combinazioni di insetticidi, per valutarne l’effetto sugli animali e i potenziali tempi di adattamento. In tutti i casi, tranne con il gel di adamectina che ha ridotto la popolazione, i ricercatori hanno osservato che le popolazioni acquisiscono nel tempo una notevole resistenza alle sostanze testate.

Gli scarafaggi hanno un ciclo riproduttivo molto breve (circa 3 mesi). Quindi, se un individuo manifesta delle caratteristiche genetiche che gli consentono di resistere ad una determinata sostanza, queste riusciranno a diffondersi rapidamente all’interno della popolazione, da una generazione all’altra.[2] 

Ma la cosa veramente sorprendente è che gli scarafaggi già resistenti ad una classe di insetticidi acquisiscono resistenza anche ad altre classi di insetticidi a cui non erano stati esposti in precedenza (cross-resistenza). Ne consegue che la resistenza incrementa da 4 a 6 volte in una sola generazione.

Questi risultati sono ancora da valutare dal punto di vista genetico, ma ci fanno intuire che non sono sufficienti gli insetticidi per far fronte a queste creature. Nel giro di qualche anno, dovremmo aspettarci degli scarafaggi impressionanti, paragonabili alla rappresentazione qui sotto?

Vagli a dare dello scarafaggio, adesso!

Insomma, il destino dell’umanità si fa paradossale: dopo anni di trasformazioni ambientali, gli animali che meglio si adattano a questi cambiamenti prenderanno il sopravvento.

Al di là delle ironie, i ricercatori consigliano di puntare sulla prevenzione per ridurre la presenza degli scarafaggi in casa: pulizia e igiene la fanno da padrona. Inoltre, sono da preferire metodi integrati di disinfestazione, vista questa cross-resistenza. Ad esempio, utilizzando insetticidi e trappole insieme, anche se è più costoso.

Questo perché gli scarafaggi sono degli ottimi vettori, dal momento che sono in grado di trasportare involontariamente dozzine di tipi di batteri, come E. coli e Salmonella. Inoltre, la saliva e le feci possono innescare allergie e asma, in soggetti predisposti.

Nonostante ciò, questi animali non sono assetati di sangue umano, dunque non abbiamo motivo di rischiare l’esaurimento nervoso o di farci prendere dalla furia omicida quando li vediamo.

Fonti:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-44296-y


778 milioni… Contro le carpe asiatiche

Avete letto bene, non si tratta di click-bait. Questa è la cifra che il Corps of Engineers, ovvero la sezione dell’esercito specializzata in ingegneria e progettazione, ha stimato per far fronte ad un problema ambientale divenuto ormai piaga negli USA: l’invasione delle carpe asiatiche.

In realtà, questo fenomeno non è una news. Negli ultimi 10 anni sono stati stanziati svariati milioni di dollari, ma sono risultati insufficienti per risolvere il problema. Anzi, le carpe hanno proseguito la loro conquista delle acque dolci americane.

Ma per quale motivo investire tanto denaro per arginare questi pesci? Entra in gioco il tema delle specie invasive, ovvero animali/piante che vengono volontariamente o involontariamente trasferiti dall’essere umano in regioni in cui non sono presenti. Inizialmente vengono definite “specie aliene”, ma qualora si trovino a loro agio e riescano a diffondersi, vengono rinominate “specie invasive”.

Questo problema rappresenta una delle principali cause di perdita di biodiversità, a livello globale. In Italia, tanto per citarne uno, il pesce siluro (Silurus glanis), giunto dall’Europa orientale, ha ormai colonizzato la maggior parte dei corsi d’acqua nostrani e minaccia fortemente tantissime specie autoctone ed endemiche: infatti, è estremamente vorace e non ci sono predatori che possano infastidirlo.

Invece, le carpe asiatiche furono importate negli Anni 70 negli allevamenti ittici del sud degli States, perché grazie alla loro voracità agivano da “pesci pulitori”. Possono infatti ingerire una quantità di plancton pari al 40% del loro peso. Evidentemente alcune sono riuscite a raggiungere i corsi d’acqua per poi diffondersi a macchia d’olio. In particolare, la carpa argentata (Hypophthalmichthys molitrix) è la specie che ha avuto più successo.

La carpa argentata (Hypophthalmichthys molitrix) è la più diffusa tra le specie di carpe asiatiche invasive presenti negli Stati Uniti.

Ma proprio la loro voracità si è trasformata da soluzione a problema: non solo decimano il plancton, che è alla base della catena alimentare, ma sono anche estremamente competitive. La conseguenza principale è il rischio di estinzione per tantissime specie autoctone ed endemiche.

Il tutto non causa “solamente” dei notevoli danni ambientali ma, al momento, vengono stimati anche 9 miliardi di dollari di danni annui nei confronti dell’industria ittica americana, che rappresenta una vera e propria potenza economica in questo paese.

Il progetto in questione, che deve vedere l’approvazione da parte del Congresso, è volto ad evitare che le carpe raggiungano ed invadano la regione dei Grandi Laghi. Se questo succedesse, rischierebbero di far collassare contemporaneamente l’ambiente acquatico e l’economia di questa regione.

In particolare, si andrebbe ad agire a livello della chiusa e della diga di Brandon Road, Illinois, a circa 40 miglia dal lago Michigan, un punto chiave lungo il percorso tra il lago e il fiume Illinois infestato dalle carpe.

Se approvato, il piano prevederà delle moderne barriere elettriche, per impedire alle carpe asiatiche di muoversi attraverso le chiuse e la diga, e l’installazione di altoparlanti subacquei che genererebbero onde sonore per stordire i pesci mentre le navi si muovono attraverso le chiuse stesse.

Fonti:
https://www.nationalfisherman.com/gulf-south-atlantic/army-corps-approves-778m-plan-to-push-back-asian-carp/

Le spugne collezionano il DNA

di Daniele B.

Siamo giunti in quel particolare periodo dell’anno in cui ci si fa dalle 2 alle 22 docce al giorno. In questi momenti di goduria data dall’acqua fresca, ci può accompagnare con costanza e dedizione un oggetto che fino a qualche tempo prima poteva essere vivo e vegeto: la Spugna.

Infatti, le Spugne fanno parte del Phylum dei “Poriferi”. Sono organismi invertebrati acquatici che hanno radici estremamente antiche. Attraverso la/le loro apertura/e fanno entrare acqua all’interno del corpo e ne filtrano tutto ciò che è necessario per la loro sopravvivenza.

Per questa notevole capacità di assorbire l’acqua e per l’attrito che esercitano sulla pelle, sono state a lungo apprezzate dall’essere umano per aiutarlo nella nobile arte dell’eliminazione della sporcizia (in gergo tecnico “lerciume”) dal proprio corpo. Oggi, ci sono svariate Spugne sintetiche che svolgono egregiamente la medesima mansione.

Ma stiamo divagando. Il punto veramente affascinante che menzioniamo oggi è che alcuni ricercatori, fra cui l’italiano Stefano Mariani (University of Salford), hanno recentemente scoperto che le Spugne non solo trattengono l’acqua ma anche notevoli quantità di DNA… Altrui! Sono delle vere e proprie collezioniste di DNA!

Spieghiamoci meglio. La scoperta nasce dal fatto che negli ultimi 10 anni è emerso con vigore un campo di studio molto interessante e con un grande potenziale: lo studio del DNA ambientale. In sostanza, in ambienti acquatici (oppure nel sottosuolo) in cui non sappiamo che esseri viventi sono presenti, ne con che abbondanza, preleviamo dell’acqua (o della terra) e facciamo delle analisi massicce sui DNA rilevati per capire cosa e quanto è presente nell’ambiente in questione.

Considerando quanto detto e ricordando che le Spugne filtrano, e in parte trattengono, costantemente l’acqua, ecco l’intuizione del nostro Stefano Mariani: chissà che questi organismi sappiano darci informazioni sulle specie presenti nell’ambiente in cui vivono, analizzandone i tessuti.

Le Spugne rappresentano anche un alloggio per tantissimi altri organismi, come il Gobide qui sopra

Da parte della ricercatrice Ana Riesgo Gil (Natural History Museum, Londra), esperta di Spugne, il dubbio la faceva da padrona: infatti, questi organismi hanno ottime capacità digestive e potrebbero degradare buona parte del DNA altrui, facendo sì che le analisi non siano particolarmente informative.

Ma i risultati hanno dato  ragione al nostro compaesano: sono stati identificati ben 31 taxa (categoria tassonomica) di vertebrati diversi nelle Spugne campionate! Per raggiungere questo obiettivo, sono stati prelevati dei minuscoli frammenti di tessuto da una serie di individui. La cosa non rappresenta un problema dal momento che hanno ottime capacità rigenerative.

Nonostante l’entusiasmo per questo primo successo, i ricercatori sono cauti e intendono mettere a punto dei protocolli che consentano di ottenere la migliore resa possibile da questo processo. Il prossimo obiettivo è quello di riuscire a capire non solo quante specie sono presenti in un determinato ambiente ma anche con che abbondanza.

Le implicazioni di quest’ultimo punto sono lampanti: sapendo quanti individui, dell’una o dell’altra specie, sono presenti in un dato ambiente, è possibile programmare e definire azioni di tutela e conservazione delle medesime.

Fonti:

https://www.nhm.ac.uk/discover/news/2019/june/sponges-are-the-oceans-natural-dna-collectors.html

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982219304294?via%3Dihub

Espressione genica e microRNA: cosa sono e come funzionano

di Carolina C.

Dal DNA alle proteine passando per l’RNA: un concetto base della biologia. Ma non è tutto qui:  vi sono meccanismi a monte, a valle ma anche nel mezzo che modificano e regolano l’espressione genica. In particolare i microRNA, frammenti di circa 20 nucleotidi di RNA, regolano la traduzione degli RNA messaggeri in proteina.

Questi sono attivi in piante, animali ed anche in alcuni virus. Il loro processamento è finemente regolato da diversi enzimi: nel nucleo la polimerasi produrrà, a partire dal suo gene codificante, il pre-miRNA, una precursore più lungo che verrà trasportato nel citoplasma da una proteina chiamata Esportina.

Una volta giunto nel citoplasma il precursore subirà diversi tagli necessari alla completa maturazione del miRNA. Ciascuno degli enzimi e delle proteine coinvolte è necessario ed indispensabile al corretto sviluppo di un organismo.

I miRNA sono in grado di bloccare la produzione di una proteina legandosi all’estremità finale del RNA  messaggero grazie ad una sequenza di riconoscimento specifica. Questo processo si chiama “RNA interference”: un miRNA lega un RNA messaggero più grande, e la complementarietà di questo legame interferirà con il destino del messaggero. Infatti se parziale, il legame, bloccherà la traduzione della proteina senza distruggere l’ RNA, ma, se perfettamente complementare determinerà la distruzione del messaggero stesso.

La sequenza utilizzata per il riconoscimento dei target è specifica per ciascun miRNA infatti questi possono regolare più messaggeri contemporaneamente ed un messaggero può essere regolato da più miRNA contemporaneamente.

Questo meccanismo naturale e fisiologico è tutt’ora sfruttato dai ricercatori per controllare artificialmente la produzione di proteine all’interno di cellule ed organismi: infatti vengono generati artificialmente delle piccole sequenze di RNA, in questo caso chiamati short-hairpin RNA, che, comportandosi da miRNA, silenziano in maniera specifica un messaggero di interesse permettendo così ai ricercatori di studiare i meccanismi biologici e ad anche patologici in maniera controllata.

 Ma tornando ai microRNA fisiologicamente attivi negli organismi, il loro raggio d’azione è molto ampio: nell’uomo ne sono stati descritti circa 940 e tutti regolano processi chiave della vita di una cellula come il ciclo cellulare, l’apoptosi ed il differenziamento. Negli ultimi anni, però, alcuni miRNA sono stati associati all’insorgenza di tumori; sia come oncosoppressori ma soprattutto come dei veri e propri oncogeni. Nel primo caso funzionano da inibitori del tumore mentre, nel secondo, ne favoriscono l’insorgenza inibendo i meccanismi di difesa della cellula stessa favorendone la trasformazione.

Un’altra funzione un po’ meno conosciuta è quella di marcatori prognostici, utilizzati nella diagnosi di malattie infiammatorie e di alcuni tipi di tumore.

Mentre il meccanismo d’azione ed il loro processamento sono stati ampiamente studiati, i target e le conseguenze della loro interferenza sono a tutt’oggi argomento di numerosi studi scientifici.

https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/micrornahttps://www.youtube.com/watch?v=cK-OGB1_ELE

iPSC: Il futuro delle cellule staminali

Immaginate ogni cellula del nostro corpo come ad una potenziale cellula staminale!

Sembra fantascienza,  invece è realtà grazie agli studi di Kazutoshi Takahashi e Shinya Yamanaka, che nel 2006 hanno dimostrato che è possibile riprogrammare una cellula somatica (es. cellula epiteliale) riportandola a uno stadio di staminalità.

Queste cellule riprogrammate, grazie all’inserimento artificiale di 4 geni, furono chiamate iPSC ossia “Cellule Staminali Pluripotenti Indotte”.

Prima di tutto occorre fare un passo indietro e chiederci cosa sia una cellula staminale.

Si tratta di una cellula che ha la capacità di trasformarsi in altre cellule del corpo attraverso un meccanismo chiamato “differenziamento cellulare”.

Le cellule staminali possono essere classificate a seconda della loro capacità nel differenziarsi in altre cellule:

Totipotenti: cellule capaci di differenziarsi in tutte le cellule dell’organismo e anche nei tessuti extraembrionali (es. placenta);

Pluripotenti: cellule che possono differenziarsi in uno qualsiasi dei 3 strati germinativi di cui è composto l’embrione: ectoderma (strato più esterno), il mesoderma (strato intermedio) e l’endoderma (strato più interno).

Le cellule staminali pluripotenti non hanno la capacità di formare un organismo adulto completo o di formare tessuti extraembrionali;

Multipotenti: cellule che hanno la capacità di differenziarsi in un numero limitato di tipi cellulari;

Oligopotenti: cellule in grado di trasformarsi solo in alcuni tipo cellulari;

Unipotenti: cellule con la capacità di differenziarsi in un singolo tipo cellulare;

Nella ricerca si tende ad usare principalmente le cellule pluripotenti per il loro alto grado di differenziazione e la relativa semplicità di reperimento.

Prima dell’avvento delle iPSC, come fonte principale di questo genere di cellule si usavano le ESC (cellule staminali embrionali) ma erano accompagnate da numerose critiche etiche.

Le iPSC sono state in grado di eliminare i problemi etici delle ESC e hanno aperto nuove frontiere nella ricerca.

La terapia cellulare e un’opzione molto valida per la cura di diversi danni e patologie. Le iPSC hanno permesso un grosso passo avanti in tale direzione.

Esse infatti possiedono molte delle caratteristiche delle staminali embrionali e non vanno incontro a problemi di rigetto in un possibile trapianto, dal momento che si usano le stesse cellule del paziente.

Alcuni ricercatori sono riusciti a portare a uno stadio di normalità topi affetti da anemia falciforme grazie al trapianto di cellule ematopoietiche derivate da iPSC.

Purtroppo non tutto è perfetto, alcuni studi hanno dimostrato che le iPSC e le ESC non sono uguali al 100%, e si sta cercando di capire come queste differenze possano influire sulla medicina e sulla ricerca

Attualmente l’utilizzo delle iPSC nella terapia cellulare è limitato da problemi tecnici e conoscenze ancora ridotte

Tutto ciò dimostra come ancora poco sappiamo sul mondo che ci circonda e soprattutto sul funzionamento del nostro stesso corpo, ed è per questo che migliaia di ricercatori lavorano, per trovare delle risposte.

di Alessandro B.

Fonti:

“Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors” , Takahashi K , Yamanaka s. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16904174

“Cellule iPS e riprogrammazione: trasformare ogni cellula del corpo in una cellula staminale” – https://www.eurostemcell.org/it/cellule-ips-e-riprogrammazione-trasformare-ogni-cellula-del-corpo-una-cellula-staminale

“Cellula Staminale” – https://it.wikipedia.org/wiki/Cellula_staminale#Classificazione_in_base_all’origine

“La rigenerazione tramite cellule iPS” – http://www.irmi.eu/wordpress/medicina-rigenerativa/la-rigenerazione-tramite-cellule-ips/

Gli Alieni sulla Terra: cosa sono le Specie Invasive?


Cimici tra le tende, nei vestiti, sui muri, sembra quasi un’invasione. Ma da dove arrivano? E perché sono così tante?

L’insetto che ci pare di trovare ovunque è la cimice bruno marmorizzata, Halyomorpha halys, ed è una specie aliena invasiva. Nulla a che fare con navicelle spaziali e raggi laser; si tratta di insetti che non sono dove dovrebbero essere: sono stati importati in un nuovo ambiente che hanno trovato favorevole per la sopravvivenza e la riproduzione.

Halyomorpha halys. Foto: Pixabay

Prima di tutto, un po’ di chiarezza sui termini.

  • Una specie autoctona è una specie presente nel territorio non introdotta dall’uomo.
  • Una specie alloctona (o aliena) è una specie introdotta dall’uomo, accidentalmente o volontariamente, in un nuovo territorio, diverso dall’area di origine.
  • Una specie alloctona (o aliena) invasiva è una specie alloctona che causa danni alla biodiversità, ai sistemi ecologici, all’economia e alla salute dell’uomo e degli altri animali.

In Europa, le specie aliene sono circa 12000 e più di 3000 si trovano in Italia. Delle 12000 specie totali, il 10-15% è composto da specie invasive. Oltre ai danni ambientali, hanno un grande impatto economico: circa 12 miliardi di euro ogni anno solo nell’Unione Europea.

Sono state introdotte dall’uomo in luoghi diversi da quelli d’origine, soprattutto a causa dell’incremento del commercio, dei viaggi e del turismo. Le vie d’ingresso principali sono porti e aeroporti, dove il movimento di persone e merci fa in modo che le specie si diffondano. Inoltre, vengono importate come ornamenti, animali da compagnia e per attività come la pesca sportiva, oppure succede che fuggano da allevamenti e zoo o che cittadini irresponsabili le rilascino in natura.

Quali danni provocano le specie invasive?

In poche parole, compromettono l’equilibrio di un ambiente: competono per le stesse risorse delle specie autoctone, possono alterare la composizione di quelle presenti in una determinata area, degradano gli habitat che occupano e cambiano il tipo di suolo.

Queste specie sono considerate la seconda grande minaccia alla biodiversità della Terra: hanno contribuito al 54% delle estinzioni di animali e continuano a minacciare l’esistenza di molte specie presenti.

Anche l’impatto sulle attività produttive è rilevante. Tra gli effetti ci sono la devastazione dei raccolti, la perdita del bestiame e la distruzione degli argini dei fiumi. Per quanto riguarda la salute, possono trasmettere allergie o malattie, sia alle specie animali e vegetali che all’uomo.

Myocastor coypus. Foto: Pixabay

Tornando alle temute cimici, la specie invasiva sopracitata è originaria dell’Asia orientale (Cina, Taiwan, Giappone e Corea) ed è apparsa in Europa nel 2004. In Italia è stata individuata per la prima volta nel 2012 e si è diffusa velocemente nel territorio, diventando dannosa per le cimici autoctone, l’ambiente e le coltivazioni, perché si nutre di una grande varietà di piante. Si sospetta anche che possa causare allergie respiratorie e dermatiti da contatto.

Nel periodo invernale, le cimici si raggruppano in luoghi chiusi e riparati per superare il freddo ed è per questo che le troviamo in casa.

Nel 2015 le temperature medie in Italia sono state più alte rispetto al resto dell’Europa e questo ha favorito la sopravvivenza delle cimici asiatiche. In particolare, nella Pianura Padana le cimici si riproducono due volte all’anno, al contrario di quanto avviene nel resto dei luoghi europei.

Cosa si può fare?

La risposta è: prevenzione. È più facile impedire l’accesso delle specie invasive che cercare di eliminarle o contenerle una volta insediate nell’ambiente.

L’Europa ha stilato un elenco di 49 specie invasive per le quali è vietata l’introduzione, la detenzione, l’allevamento, la coltivazione, il commercio, la vendita, la riproduzione e il rilascio nell’ambiente e 33 di queste sono presenti in Italia.

Si tratta, ad esempio, del giacinto d’acqua (Eichhornia crassipes), del calabrone asiatico (Vespa velutina nigrithorax), del gambero rosso della Louisiana (Procambarus clarkii), della testuggine palustre americana (Trachemys scripta) e della nutria (Myocastor coypus).

I proprietari degli animali da compagnia inseriti nella lista, come le testuggini palustri americane,

hanno dovuto denunciarne il possesso al Ministero dell’Ambiente e spiegare le modalità adottate per impedire la riproduzione e la diffusione. I parchi zoologici, i giardini botanici e i centri di ricerca possono chiedere apposite autorizzazioni. Per chi non rispettasse le leggi, sono previste importanti sanzioni.

Procambarus clarkii. Foto: Pixabay

Nel caso delle cimici asiatiche, le istituzioni stanno pensando di inserire la vespa samurai (Trissolcus japonicus) per diminuire il numero degli insetti dannosi. Si tratta di un antagonista naturale della cimice, è lunga un paio di millimetri e depone le proprie uova all’interno di quelle delle cimici: quando le larve nascono, si cibano delle cimici in formazione.

Per il momento, è stata permessa l’introduzione delle vespe solo a scopo di studio e ricerca; si tratta comunque di un’altra specie alloctona e non è ancora chiaro il possibile impatto sull’ambiente.

Trissolcus japonicus. Foto: U.S. Department of Agriculture

di Silvia M.

Fonti:

https://www.researchgate.net/publication/309349778_Specie_aliene_invasive_il_caso_della_cimice_bruna_marmorizzata_Halyomorpha_halys_Heteroptera_Pentatomidae_in_Italia_e_nel_territorio_modenese

https://www.wwf.it/news/notizie/?uNewsID=37780

http://www.specieinvasive.it/index.php/it/

https://www.giornaledibrescia.it/italia-ed-estero/le-cimici-asiatiche-potrebbero-avere-le-ore-contate-1.3309174

http://entnemdept.ufl.edu/creatures/beneficial/wasps/Trissolcus_japonicus.htm

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