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23-Nov-2017 Aggiornato alle 9:02 +0100
Dott. Giuseppe De Carlo

Dott. Giuseppe De Carlo

Nuove tecnologie nell'editing genetico per le riparazioni del DNA e RNA

Pillole di Scienza. I moderni mezzi per l’editing genetico si sono arricchiti di nuovi strumenti della tecnica CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), ideati da due team scientifici indipendenti del Broad Institute del MIT e dell’Università di Harvard a Cambridge, che consentono di sostituire le singole lettere della doppia elica del DNA e del suo mRNA messaggero con enormi potenzialità. Da qualche tempo si era considerata la tecnica CRISPR per tagliare e incollare il materiale genetico che oggi diventa più precisa con due nuove tecniche che non tagliano la doppia elica del DNA, ma utilizzano specifici enzimi per la predisposizione degli atomi in una delle quattro basi azotate elementi il DNA e RNA. 

La prima tecnica, sviluppata da David Liu del Broad Insti tute del MIT, è denominata Adenine Base Editor (ABE) ossia correttore della base azotata Adenina che è capace di riarrangiare gli atomi in un target di adenina per trasformarla in guanina, in modo tale che la coppia di basi azotate A-T può diventare una coppia di basi azotate C-G. La precisione di tale tecnica ha superato il 50% delle altre tecniche di riscrittura del DNA. Nella seconda tecnica, invece, sviluppata dal bioingegnere Feng Zhang, si è intervenuto non sul DNA ma sul mRNA messaggero, con il quale i nostri geni sono codificati nelle proteine, trasformando l’adenina in un composto chimico Inosina, grazie a un enzima chiamato Cas13 utilizzato dal sistema immunitario dei batteri, che nella sintesi delle proteine viene letto come una guanina. Nei test effettuati in laboratorio questa tecnica ha funzionato per il 30% delle volte. Questi due adattamenti della tecnica CRISPR aprono prospettive terapeutiche enormi nella possibilità di curare malattie come l’anemia falciforme e la fibrosi cistica anche se ancora molte ricerche saranno necessarie per stabilire l’efficacia e la sicurezza. Sicuramente è un grande cambiamento che ci porta sempre più vicini nell’intento di correggere gli errori del nostro genoma e soprattutto di combattere le malattie.

Pillole di Scienza: un modello per stimare la gravità dell’influenza

Pillole di Scienza. È stato sviluppato un modello di previsione della prossima stagione del virus influenzale dai ricercatori dell’Università di Chicago che rispetto a quelli tradizionali include informazioni sui cambiamenti di tipo genetico che il virus può aver subito rispetto agli anni precedenti. Tale metodo dovrebbe consentire di fare previsioni più accurate  dei quattro ceppi influenzali circolanti nella popolazione umana ( i virus H3N2, H1N1, e due varianti del ceppo B) che a quanto pare ci fanno ammalare poiché cambiano la loro costituzione genetica così che il nostro sistema immunitario non riesce a individuarli. 

Nello studio, pubblicato sulla rivista scientifica Science Translational Medicine, i ricercatori americani hanno analizzato le sequenze geniche di uno dei virus in circolazione, il virus H3N2, degli anni passati confrontandoli poi con i campioni del virus influenzale 2017 nel momento in cui i cambiamenti iniziano a circolare, nel periodo di primavera e di estate, prima dell’inizio della stagione dell’influenza. Il nuovo metodo messo a punto dovrebbe consentirci di capire se l’influenza colpirà tante o poche persone e se sarà più o meno grave, e con maggiore anticipo diagnostico, lasciando così più tempo per eventuali raccomandazioni di sanità pubblica. Il virus in circolazione è molto diverso da quello degli anni precedenti e ogni due o tre anni ci si aspetta un cambiamento più significativo, che può provocare un’ondata influenzale più seria per numero di ammalati.  

In questo modo si è riuscito a ricavare  un indicatore dell’evoluzione del virus influenzale rispetto agli anni precedenti per cui si potrebbe usare il nostro modello per predire la gravità della stagione nel suo complesso. Per la stagione 2017-2018 le previsioni con gli strumenti tradizionali danno un’influenza di intensità media, con almeno cinque milioni di casi in Italia. Mentre le previsioni fatte con il nuovo modello ci indicano che le mutazioni del virus osservate sono molto indicative, in grado di provocare una stagione influenzale sopra la media per numero di ammalati, tuttavia meno grave di quella dello scorso anno. Secondo i dati in Italia dell’Istituto Superiore della Sanità il virus ha colpito in modo particolarmente aggressivo gli anziani, provocando circa il 15% in più delle morti rispetto alle previsioni fatte. Questo metodo di previsione sull’andamento della prossima stagione influenzale rappresenta una svolta nel monitoraggio della diffusione del virus con valutazioni più attendibili.

Curare la depressione con i funghi magici

Lo si evince da uno studio pubblicato su Nature

Pillole di scienza. Uno studio condotto dai ricercatori inglesi e promosso dall'azienda inglese Compass Pathways sul principio attivo dei funghi allucinogeni, la psilocibina, ha dimostrato che si possano ridurre i sintomi della depressione. Tale ricerca è stata pure pubblicata sulla rivista scientifica Nature in questi giorni. I ricercatori, guidati da Robin Carhart-Harris, hanno usato questo composto psicoattivo che si trova naturalmente nei funghi “magici” per curare dei pazienti affetti dalla depressione, per i quali non si era riusciti a curare tale disturbo neanche in maniera tipica. 
 
A questi pazienti sono state somministrate due dosi di psilocibina (10 mg e 25 mg) nell’intervallo di due settimane osservando che i sintomi della depressione si erano ridotti dopo alcune settimane dall’inizio del trattamento, grazie a una sorta di azzeramento dell'attività cerebrale. Questa sostanza allucinogena potrebbe essere un candidato farmaco per curare la depressione resistente alle terapie tradizionali con miglioramenti e pare che possa essere capace di reimpostare l'attività dei circuiti chiave del cervello che svolgono un ruolo importante nella depressione. 
 
Per la conferma della riduzione significativa dei sintomi depressivi vi è stato anche stato il confronto tra le immagini da risonanza magnetica dei cervelli dei pazienti prima, e un giorno dopo l'inizio della cura. Potrebbe esserci “nuova vita”  per le persone ammalate di depressione grazie a questo reset dell’attività cerebrale con la psilocibina.

La prima terapia genica sulla Leucemia: una svolta storica

L'pprovazione del farmaco è stata data dalla Food and Drug Administration negli USA. Il costo è elevatissimo 475mila dollari.

La Food and Drug Administration, agenzia statunitense per gli Alimenti e i Medicinali, ha approvato il primo farmaco basato sulla terapia genica, nome commerciale Kymriah (tisagenlecleucel), utilizzato per curare il cancro con una sola dose, nel caso della ricerca sulla leucemia linfoblastica acuta (LLA) nei pazienti al di sotto dei venticinque anni negli Stati Uniti.

Tale agenzia regolatoria americana ha approvato un trattamento “Car-T” ossia i linfociti T addestrati contro il cancro, sviluppato dall'azienda farmaceutica svizzera Novartis, insieme all'università della Pennsylvania. Generalmente noi intendiamo con il termine terapia genica l'inserzione di materiale genetico (DNA) all'interno delle cellule al fine di poter curare delle patologie.

In tal caso per la terapia genica con il farmaco Kymriah le cellule immunitarie, i linfociti T, prelevati dal paziente sono stati modificati in modo genetico per colpire il tumore, inserendo al loro interno un nuovo gene che contiene una specifica proteina, chiamato recettore antigenico chimerico (CAR), che porta gli stessi linfociti T a identificare e uccidere le cellule responsabili dello sviluppo della leucemia. Infatti, queste cellule possiedono uno specifico antigene (CD19) sulla loro superficie e una volta modificate sono immerse nel paziente portando alla guarigione dello stesso.

Tale farmaco della Novartis può essere somministrato per tutti i pazienti al di sotto dei venticinque anni che non riescono a guarire con i trattamenti antileucemici attualmente disponibili. La sperimentazione è stata eseguita su sessantatré pazienti somministrando il farmaco una sola volta con un’efficacia dell’83% dopo soli tre mesi e otto pazienti su dieci sono completamente guariti.

Ciò rappresenta una svolta storica per la medicina offrendo nuove speranze ai malati di leucemia linfoblastica acuta (LLA), un tumore ematologico che proviene dai linfociti del midollo osseo che si accumulano nel sangue e in altri organi.

Tale malattia progredisce velocemente e i suoi sintomi principali sono stanchezza, inappetenza, febbre, spossatezza, dolore e segni neurologici. Il costo di tale terapia genica è di circa 475mila dollari poiché ogni trattamento deve essere sviluppato per ogni individuo. Il prossimo traguardo dei ricercatori sarà quello di sperimentare la terapia genica Car-T su alcuni tumori solidi, come quelli del cervello e del seno.

Il premio Nobel per la chimica agli inventori della microscopia crioelettronica

Scienza. Si è assegnato il premio Nobel 2017 per la Chimica che ha visto vincitori i ricercatori Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson per aver messo a punto la microscopia crioelettronica,  utile per determinare in alta definizione le strutture delle biomolecole. E’ una tecnica che ha permesso di osservare le molecole della vita come  il DNA o l'RNA ma anche le proteine osservando nel dettaglio tutte le relazioni spaziali tra le diverse molecole. Tutto ciò con uno strumento rivoluzionario, il criomicroscopio elettronico, alto tre metri e funzionante a meno di 196 gradi facendo vedere quasi ogni atomo di cellule e virus allo stesso modo del Google Earth. Tecniche microscopiche come questa hanno dato luogo a una svolta storica importante nella precisione della microscopia elettronica, migliorando di molto la qualità delle immagini che da piatte e confuse sono diventate ben definite e tridimensionali. 

Il ricercatore scozzese Henderson negli anni ‘90 ha migliorato il microscopio elettronico, uno strumento usato per visualizzare proteine e altre molecole della vita, ma era capace di raggiungere solo la risoluzione di 10-20 Angstrom (decimi di nanometro), contro i 2 Angstrom di altri strumenti microscopici che sfruttavano il metodo della cristallografia a raggi-X. Poi, il ricercatore tedesco Frank, tra il 1975 e il 1986, migliorò la qualità delle immagini avendole ben definite e tridimensionali e per completare l'opera il ricercatore svizzero Dubochet aveva pensato di aggiungere la componente acquosa al campione poichè a temperature molto basse, per esempio -196°C, l'acqua si trasforma in “ghiaccio vetroso” congelando la molecola da osservare con questo metodo della vitrificazione, rendendola facile da osservare ma non solo anche più resistente alla radiazione elettronica e stabile. 

Infatti, “vitrificare” l’acqua nella sua forma liquida, attorno a un campione biologico, permette alle biomolecole di conservare la loro forma naturale persino nel vuoto. Il primo crio-microscopio elettronico in Italia è stato installato ad aprile del 2016 all'Università Statale di Milano con la collaborazione della Fondazione Invernizzi per lo studio delle malattie pediatriche. Questa tecnica sviluppata grazie ai tre ricercatori Nobel Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson ha permesso di superare i limiti della Cristallografia ai raggi X che ha avuto sviluppo negli anni ’50 e la spettroscopia di risonanza magnetica, sviluppata negli anni ‘80. Questa scoperta rappresenta davvero una svolta storica per le potenzialità della microscopia elettronica ottenendo immagini precise come quelle ottenute nel caso del virus Zika per analizzare la resistenza antibiotica e della superficie di tale virus negli ultimi anni.

Il test "gratta e annusa" per svelare se si soffre della malattia di Parkinson

Su Lancet una ricerca in cui si sottolinea come l’odore smarrito sia fondamentale per una serie di malattie neurodegenerative

Scienze. Recentemente sulla rivista scientifica Lancet Neurology, la pubblicazione ufficiale dell’Accademia Americana di Neurologia, è apparsa una ricerca in cui si sottolinea come l’odore smarrito sia fondamentale per una serie di malattie neurodegenerative, tra cui Alzheimer e Parkinson. Da anni il senso dell’odore è oggetto di un interesse crescente tra scienziati e clinici che combattono le malattie di Alzheimer e di Parkinson proponendo la disfunzione del neurotrasmettitore come possibile causa di perdita dell’odore. Quest’ odore smarrito sarebbe diagnosticabile con un semplice test “gratta e annusa” ossia scratch-and-sniff test in grado di identificare le persone a maggior rischio di Parkinson anche 10 anni prima della diagnosi. Questa ricerca, in accordo con l’Università del Michigan ha mostrato che gli anziani con poco olfatto sono più a rischio di sviluppare la malattia del Parkinson  rispetto a quelli che hanno una buona sensibilità olfattiva.

Per eseguire tale studio il team di ricercatori della Michigan State University, guidati da Honglei Chen, ha chiesto a 1.510 persone di annusare dodici odori comuni, come  quello di cannella, di benzina, di sapone e di cipolla, e poi chiedendo di identificarli scegliendo fra le quattro  possibilità proposte. Essi hanno dichiarato di aver trovato una chiara correlazione tra odore e rischio di Parkinson per un massimo di sei anni. I ricercatori hanno esaminato persone di vari gruppi etnici, con una media di settantacinque anni, per poi seguirli per dieci anni. Nel corso di questa ricerca si sono ammalate 42 persone che erano inserite nei vari gruppi valutati in base alla loro disfunzione olfattiva. Infatti, su 764 anziani di questo gruppo ben 26 hanno sviluppato la malattia, contro i 7 del gruppo (835 persone) con un “buon olfatto” e i 9 su 863 con un “olfatto medio”. Inoltre i ricercatori hanno scoperto anche una relazione tra l'odore e il rischio di Parkinson più forte nei partecipanti neri rispetto al gruppo di partecipanti bianchi e il legame naso-Parkinson più forte per gli uomini, rispetto alle donne. Questo studio potrebbe essere utile per valutare il rischio di Parkinson in modo precoce anche sono necessari altri studi per fare piena luce sul legame tra odore e Parkinson poiché non tutte le persone con problemi di olfatto però hanno sviluppato la malattia. I ricercatori puntano proprio su una migliore comprensione per migliorare le diagnosi e sbloccare il segreto di “cura” per  queste due malattie incurabili.

Possibile una correlazione tra camminata e problemi cardiaci

Una possibile correlazione tra la camminata e i problemi cardiaci per un indice del rischio d’infarto

Scienza. Uno studio uscito sull’European Heart Journal pochi giorni fa correlerebbe la velocità della propria camminata al rischio di morte per problemi cardiaci essendo un utile campanello d’allarme di indice di un maggiore rischio d’infarto. Questo studio dell’Università di Leicester in Inghilterra si è basato sull’analisi di 420mila persone con età media tra i 50 anni e i 60 anni, tutte in buona salute. Di queste persone si è analizzata la loro camminata considerando se fossero camminatori lenti, normali o veloci, seguendoli per sei anni.

In questo periodo di considerazione, dell’intervallo di sei anni, sono morti 1650 soggetti camminatori “lenti” per cause cardiovascolari mostrando un rischio tra 1,8 e 2,4 volte maggiore rispetto agli altri soggetti considerati. Inoltre il rischio di infarto è risultato al massimo per persone con una bassa massa corporea e la velocità di cammino riportata potrebbe in futuro essere utilizzata per identificare gli individui che hanno una bassa forma fisica e un maggior rischio di problemi cardiaci, secondo il ricercatore Tom Yates. Questi ultimi individui potrebbero avere i massimi benefici da interventi chirurgici o altri per aumentare l’attività fisica.

Scoperta la struttura atomica della proteina Tau dell'Alzheimer

Scienza. Arriva un’immagine chiara che coglie i particolari atomici della proteina Tau nel cervello di un paziente affetto dall’Alzheimer da parte di un gruppo di ricercatori del Laboratorio di Biologia Molecolare del Medical Research Council (Mrc) nel Regno Unito e dell’Indiana University School of Medicine (Usa). Questi ricercatori hanno scattato circa 2.000 immagini per evidenziare la scoperta della struttura atomica di questa importante proteina, necessaria per la progressione dell’Alzheimer e di alcune forme di demenza. Infatti, la funzione normale della proteina Tau è di stabilizzare i microtubuli, strutture intracellulari che sono parte del sistema necessario per il trasporto di molecole dal corpo del neurone fino alle sinapsi.

Quando avvengono le mutazioni come l’iperfosforilazione si generano delle proteine difettose Tau formando fasci di filamenti, ossia i grovigli tipici dell’Alzheimer. Sono proprio queste fibre filamentose che sono state estratte da un cervello di una donna in vita, sofferente da dieci anni della malattia, e i grovigli filamentosi sono stati analizzati con la tecnica di imaging emergente, la crio-microscopia elettronica (Cryo-electron microscopy), che permette lo studio di campioni a temperature molto basse per evidenziare i dettagli atomici nelle strutture di queste proteine. Si è utilizzata la tecnica della crio-microscopia elettronica dato che i filamenti della proteina Tau sono invisibili all’occhio  di un microscopio “light”, è stato difficile, senza immagini ad alta risoluzione, mostrare la loro struttura atomica e qual era il suo ruolo nello sviluppo di queste patologie neurodegenerative. Si sono mostrati i filamenti di Tau con una risoluzione pari a 0.35 nanometri finora mai raggiunta da nessuno.

Queste duemila nuove immagini e la loro analisi hanno aiutato gli scienziati a realizzare un esatto modello tridimensionale, che ha permesso di identificare la struttura centrale dei filamenti filamentosi e la conformazione dei settantatre aminoacidi che li costituiscono. Si è potuto vedere che ogni filamento è formato da due filamenti appaiati, detti “protofilamenti” che possiedono la forma di una C e sulla loro superficie esterna addensamenti con funzione repulsiva nei confronti delle molecole d’acqua. Inoltre, alle estremità dei protofilamenti i ricercatori hanno osservato delle complesse strutture a elica che sono uniche nel caso dell’Alzheimer e quindi potranno da oggi, essere utilizzate come biomarker nelle diagnosi della malattia. Ciò rappresenta un grande passo in avanti e ora le possibilità di progettare importanti agenti terapeutici, sapendo la sequenza proteica di tale proteina, per prevenire la formazione di tali filamenti e il loro accumulo nei grovigli. Il prossimo passo dei ricercatori sarà quello della demenza frontotemporale, che colpisce persone più giovani rispetto al tipico malato di Alzheimer. Tale demenza frontotemporale, nella maggior parte dei casi, è causata dalla proteina Tau alterata, che si aggrega formando filamenti diversi da quelli dei grovigli di Alzheimer.

Scienza, possibile legame tra il Parkinson e ipertensione

Lo rivela una ricerca di un team italoinglese

Scienza. Durante il Terzo Congresso dell’Accademia Europea di Neurologia ad Amsterdam un team di scienziati italiani e inglesi ha informato che l’ipertensione, con i suoi squilibri della pressione sanguigna, possa influenzare l’insorgenza della patologia neurodegenerativa, il Morbo di Parkinson. Tale risultato rappresenterebbe di un importante passo sullo studio del Parkinson. Questi scienziati hanno pensato studiare le differenze tra i pazienti affetti da Parkinson normotesi e ipertesi per rilevare come nei pazienti ipertesi il Morbo di Parkinson si manifesterebbe in maniera più grave rispetto agli altri. Questo studio si è basato sui dati conservati in un database internazionale della Parkinson Progression Markers Initiative (PPMI), uno studio osservazionale utilizzato per identificare i biomarcatori della progressione della malattia del Parkinson e promosso dalla Fondazione dell’attore Micheal J. Fox che da qualche tempo soffre della malattia. Secondo tale ricerca il team di scienziati ha spiegato come nei pazienti ipertesi gli effetti del Morbo di Parkinson come la rigidità muscolare, la diminuzione delle attività motorie volontarie e dei gangli della base diventino più gravi. I ricercatori oltre ai vari tipi di biomarcatori hanno valutato anche i sintomi motori e non motori, i parametri neurologico e lo stato dopaminergico.  

Un giorno si spera di alleviare i dolori dei pazienti affetti dal Parkinson e di garantire valori pressori normali agli ipertesi mediante la comprensione del meccanismo che porta gli squilibri della pressione sanguigna a incidere sul Parkinson. Ovviamente si tratta solo di un primo approccio preliminare di ricerca per cui saranno necessarie ulteriori analisi per far luce sul possibile legame tra ipertensione e Parkinson come fa osservare il Dottor Beniamino Giordano del Neurodegeneration  Imaging Group del King’s College di Londra. Inoltre la ricerca è stata anche utile per comprendere il ruolo dei farmaci antiipertensivi nella progressione della malattia.

Mangiare broccoli contro diabete e cancro: effetti antiossidanti del vegetale

Scienza. Per tutti gli amanti dei broccoli arriva un’importante notizia grazie alla scoperta, apparsa su Science Translational Medicine, poiché i germogli di broccoli avrebbero l’effetto di ridurre i livelli di zucchero nel sangue, oltre ad essere noti per il loro effetto antitumorale. Gli scienziati del Lund University Diabetes Centre, coordinati dal prof. Anders Rosengren, hanno scoperto che il broccolo contiene un antiossidante noto come sulforato che è in grado di abbassare in maniera significativa i livelli di zucchero nel sangue. Uno dei più efficaci medicinali utilizzati per i diabetici, secondo una ricerca condotta su 3800 pazienti, è il sulforato contenuto in maggior quantità nei broccoli. Si è sperimentata tale scoperta su novantasette pazienti somministrando ad alcuni di loro il composto e ad altri un placebo per un periodo di12 settimane.

Da ciò è emerso che i pazienti che avevano assunto l’antiossidante, il sulforato, mostravano una soppressione della produzione di glucosio da cellule epatiche e la riduzione di quella derivante da enzimi. Inoltre il sulforato estratto dai germogli dei broccoli sarebbe anche in grado di abbassare i livelli di emoglobina glicata nei pazienti obesi e che abbia gli stessi effetti del farmaco metformina, da sempre usato contro il diabete con una serie di effetti collaterali sul fegato. I broccoli sono noti anche per il loro effetto antitumorale costituendo una maggiore protezione nei confronti delle cellule tumorali. Infatti, la ricerca condotta dagli scienziati dell’University of Michigan Comprehensive Cancer Center, pubblicata anche su Clinical Cancer Research, avrebbe rivelato la capacità di questi vegetali di inibire lo sviluppo della massa neoplastica mediante le proprietà del sulforafano. La sperimentazione è stata condotta sui topolini con l’estratto dei germogli di broccolo e ottenendo risultati sorprendenti per la lotta contro il cancro. Da tenere presente che anche la pianta matura dei broccoli ha effetti inibitori del cancro, in particolare quello al seno, grazie alla presenza di indolo-3-carbinolo.

Poi i germogli di broccolo contengono isotiocianato, una sostanza che ha potere disintossicante delle cellule in misura cento volte superiore alla pianta matura. Gli effetti salutari per questo tipo di verdura, molto diffusa nel nostro paese, si hanno anche su altri tipi di tumori come quello dell’intestino e del cancro al seno. I risultati scientifici non lascerebbero dubbi sul fatto che da oggi esiste un motivo in più per mangiare i broccoli.

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