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Come si sta costruendo un utero artificiale

Il progetto, guidato dai ricercatori dell’università di Heindoven, punta a realizzare un prototipo funzionante entro 5 anni. Un dispositivo finanziato con 3 milioni di euro dell’Ue, che potrebbe rivoluzionare l’assistenza ai neonati pretermine più a rischio

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(foto: Jacoplane/Wikipedia)

Per la fantascienza è cosa fatta, e da tempo. Che Siano i campi sterminati di Matrix, dove gli uomini “non nascono, vengono coltivati”. O un esempio più classico, come il celebre Il nuovo mondo (Brave New World in originale) di Aldous Huxley, in cui gli esseri umani sono prodotti in serie, estrema perversione di una società industriale che ha preso il sopravvento anche sulla nostra biologia. Nella realtà, invece, un modo per far sviluppare completamente un embrione umano al di fuori del corpo materno (o di un utero umano, quanto meno) è ancora impossibile. Ma in Europa si lavora a qualcosa di simile: all’università tecnica di Heindoven è infatti in fase di sviluppo un utero artificiale, o meglio un supporto vitale perinatale, pensato per far sopravvivere i bambini prematuri anche prima della 22sima settimana di vita, cioè quando attualmente le chance di sopravvivenza sono pressoché inesistenti. Un obbiettivo che i ricercatori dell’università olandese ritengono di poter raggiungere al massimo nel giro di cinque anni, grazie a un finanziamento da tre milioni di euro ricevuto dall’Ue nell’ambito del programma Horizon 2020.

Cos’è un utero artificiale?

In termini molto generali, un utero artificiale è un qualunque dispositivo che riproduca le condizioni in cui un bambino si trova a crescere all’interno dell’utero materno. Per i nati prematuri, infatti, il maggiore pericolo è rappresentato dalle differenti caratteristiche ambientali in cui si trovano a crescere: l’esposizione all’aria e la mancanza del cordone ombelicale, per citarne un paio, rendono difficile il loro sviluppo anche nelle migliori unità di terapia intensiva. Prima della 28esima settimana esistono rischi non trascurabili che un bambino prematuro riporti complicazioni e disturbi dello sviluppo, perché gli organi dei piccoli sono troppo immaturi e hanno difficoltà ad adattarsi alla vita extrauterina. Prima della 22esima, le chance di sopravvivere sono praticamente inesistenti. Un ambiente che offra loro qualcosa di equivalente ad un liquido amniotico, un cordone ombelicale collegato a una placenta e tutte le altre caratteristiche di un utero vero e proprio, permetterebbe di salvare moltissimi bambini nati estremamente prematuri. E la ricerca, un po’ alla volta, ci sta avvicinando all’obbiettivo.

L’esempio americano

Le novità eclatanti, in questo campo, sono ferme a un paio di anni fa. Quando i ricercatori del Children’s Hospital di Philadelphia hanno presentato i traguardi raggiunti dal loro Biobag: una sacca di plastica molto speciale, in grado di imitare la protezione offerta dalla placenta, colma di una soluzione elettrolitica che mima il liquido amniotico, e dotata di un tubo che viene collegato al feto in via di sviluppo, per replicare le funzioni del cordone ombelicale, filtrando il sangue dalle scorie e dall’anidride carbonica e arricchendolo di nutrienti e ossigeno. Per testarlo, i ricercatori americani hanno utilizzato otto agnellini, inseriti nel dispositivo in un periodo dello sviluppo paragonabile alla 23esima settimana di una gravidanza umana, e lasciati crescere al suo interno per 28 giorni. Al termine dell’esperimento, gli agnelli sono stati estratti dal Biobag e dopo questa nascita artificiale le loro condizioni di salute sono state comparate con quelle di un agnellino di controllo, frutta di una gravidanza tradizionale, senza che emergessero differenze importanti.

I risultati incoraggianti hanno fatto sbilanciare Alan Flake, direttore del Centro per la ricerca fetale al Children’s Hospital di Philadelphia, che all’epoca ha annunciato l’avvio di sperimentazioni cliniche nel giro di 3-5 anni. Per ora però non ci sono state conferme di esperimenti che coinvolgano neonati umani. E non c’è da stupirsi: un agnello e un bambino, per quanto simili, sono anche molto diversi. Troppo, probabilmente, per sfidare la sorte nel mondo reale.

Un agnello incubato nel Biobag al 107esimo giorno di gestazione (foto: Emily A Partridge / Nature communications/Chop handout/Epa)


Il progetto europeo

Per i ricercatori del gruppo di Heindoven e i loro partner, tra cui spicca anche un gruppo del Politecnico di Milano, l’esperimento americano rappresenta un importante punto di partenza. La conferma – ha raccontato al Guardian Guid Oei, uno dei ricercatori del gruppo olandese – che è possibile mantenere in vita un feto di animale sommergendolo in un ambiente liquido. Tra i problemi che devono affrontare i nati prematuri, infatti, uno dei principali riguarda lo sviluppo di polmoni e intestino: quando questi organi non sono sufficientemente maturi non riescono ad espletare le loro funzioni, e quindi respirare autonomamente (così come digerire i nutrienti) è per loro estremamente complicato. Tenendoli sommersi in un liquido e lasciando lavorare il cordone ombelicale, come avviene normalmente, si superano questi problemi.

Ma una gravidanza naturale è molto più di questo, ed è quanto puntano a replicare nei laboratori di Heindoven. Nelle loro intenzioni, il nuovo utero artificiale sarà qualcosa di molto più complesso di una semplice sacca di plastica: al suo interno i feti avranno sensazioni tattili, uditive e olfattive paragonabili a quelle che avrebbero nel grembo materno. E lungi dall’essere meri effetti speciali, queste sensazioni sono essenziali per un corretto sviluppo del nascituro. Anche sul piano delle sperimentazioni i ricercatori vogliono compiere un importante passo in avanti rispetto all’esperienza americana. Agnelli e altri modelli animali non sono sufficientemente affidabili per mettere a rischio una piccola vita umana, e quindi il progetto prevede di sostituirli con una tecnologia di nuova concezione: manichini stampati in 3D dotati di un vasto range di sensori, che permetteranno, insieme a modelli computazionali e simulazioni computerizzate ad hoc, di testare e monitorare tutti gli aspetti salienti della gravidanza, prima di immaginare un primo test sull’uomo.

Neonati a rischio

Se tutto andrà come sperato, il nuovo utero artificiale – di cui al momento non si conoscono ancora le specifiche tecniche – potrebbe vedere la luce entro i prossimi 5 anni. A quel punto, potrebbe rapidamente diffondersi in tutte le neonatologie del mondo, perché rappresenterebbe un’autentica rivoluzione. Stando ai dati, oggi alla 23esima settimana la sopravvivenza dei prematuri si aggira ancora intorno al 10-40%, alla 24esima raggiunge il 40-70%, e solo dalla 27esima inizia a superare il 90%. Un utero artificiale perfettamente funzionante rappresenterebbe quindi una chance fondamentale per moltissimi piccoli che oggi, con un parto precedente alla 27-28esima settimana, hanno ancora poche probabilità di sopravvivere e crescere in salute.

Rischi e possibilità

I problemi da risolvere prima di un simile traguardo sono però ancora molti. Di ordine tecnico e scientifico, ma anche etico e legale. Come ricorda sul Guardian Elizabeth Chloe Romanis, della facoltà di legge dell’Università di Manchester, dal punto di vista legale e bioetico un utero artificiale funzionante rappresenterebbe un territorio ancora completamente inesplorato. “Le leggi oggi trattano bambini e feti in modo molto differente, e quindi la domanda è: un piccolo che cresce all’interno di un utero artificiale in quale delle due categorie rientra?”, riflette l’esperta. “Mi pare chiaro che questi aspetti etici e legali devono essere affrontati subito, prima che l’utero artificiale diventi realtà”.

Se per ora non ci sono ancora informazioni precise su come sarà fatto il nuovo utero artificiale, quel che è certo è cosa non sarà. Un sistema per crescere artificialmente la vita umana dal concepimento fino alla nascita, come negli esempi che citavamo all’inizio presi dal mondo della fantascienza, è assolutamente impensabile con le tecnologie e le conoscenze odierne. Un utero artificiale oggi può avere una serie di utilizzi ben definiti: supportare i nati molto prematuri (intorno alla 22esima settimana) che oggi hanno scarse possibilità di farcela, e rendere possibili operazioni prenatali che oggi vanno ritardate fino alla nascita, e che in futuro potrebbero invece essere svolte prelevando il feto, mantenendolo in vita nell’utero artificiale per il tempo necessario all’intervento, e poi reinserendolo nel grembo materno una volta risolto il problema. Per vedere uomini creati completamente in laboratorio, invece, ci sarà da attendere ancora bel po’.



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Wired

Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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Coronavirus, 5 nuove scoperte da tenere a mente su Covid-19

La ricerca sul nuovo coronavirus è fervente. Ecco cinque delle ultime scoperte e notizie scientifiche relative al virus, dalla permanenza sulle superfici ai rischi per i più piccoli fino a sintomi a volte trascurati

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(oto: NIAID-RML CC via Flickr)

Ricercatori di tutto il mondo continuano a studiare il nuovo coronavirus Sars-CoV-2. E online, ad esempio sulla banca dati di Pubmed, si rintracciano ormai migliaia di studi pubblicati. Analizzare sempre di più la malattia Covid-19 ci permetterà di conoscere e poter affrontare al meglio l’infezione e la pandemia. A questo proposito ecco cinque delle scoperte più recenti, da quando e come avviene il contagio, alle categorie più colpite fino all’attenzione ai sintomi nei bambini.

1. Coronavirus, quanto resta sulle superfici

Le più recenti prove scientifiche mostrano che il coronavirus Sars-CoV-2 può resistere sicuramente alcune ore e probabilmente anche qualche giorno – secondo una ricerca fino a 3 giorni, secondo un’altra anche fino a 9 – su superfici come plastica e acciaio, meno sul cartone. Ma quando è rintracciato sugli oggetti sembra essere meno infettante, dato che in questo caso il suo titolo virale risulta molto ridotto. Per questo l’Oms non ha posto alcun veto alla circolazione delle merci, che è sicura. Riguardo a vestiti e scarpe, è in generale buona norma toglierli e riporli quando si rientra in casa, ma anche questi oggetti non rientrano fra le principali vie di trasmissione, a differenza del contatto con particelle di saliva (vicinanza con le persone e strette di mano).

2. Bambini: neonati e bimbi piccoli più vulnerabili

Bambini e adolescenti e giovanissimi sono molto poco colpiti dal nuovo coronavirus, basti pensare che in Italia non ci sono decessi sotto i 30 anni. E anche i piccoli colpiti hanno i sintomi meno gravi rispetto agli adulti. Tuttavia, anche se le manifestazioni cliniche nei bambini risultano più moderate, soprattutto neonati e bimbi in età prescolare sono risultati suscettibili all’infezione. Ad affermarlo è un nuovo studio su duemila bambini e ragazzi cinesi, in via di pubblicazione su Pediatrics e attualmente in preprint. La ricerca mostra che nella maggior parte dei casi i disturbi sono leggeri o medi, tuttavia all’interno della categoria dei più giovani, in circa il 6% dei bambini ci sono state manifestazioni cliniche gravi.

3. Sintomi, quelli gastrointestinali spesso trascurati

Uno studio in via di pubblicazione sull’American Journal of Gastroenterology (qui in preprint) mette in luce che quasi la metà dei pazienti con Covid-19 nella provincia di Hubei ha presentato sintomi gastrointestinali, come diarrea o anoressia – intesa come sintomo legato al rifiuto del cibo e non come la malattia dell’anoressia nervosa. Inoltre lo studio rivela che peri pazienti con problemi digestivi e in assenza di problemi respiratori il tempo fra la comparsa dei sintomi e il ricovero era più lungo, mentre la probabilità di essere curati e dimessi più bassa. Insomma, è bene che chi ha manifestazioni gastrointestinali presti attenzione ai sintomi e non si escluda la possibilità che si tratti di Covid-19.

4. Due vittime su tre sono di sesso maschile

Alla data del 17 marzo l’Istituto superiore di sanità fornisce una fotografia delle persone colpite dal nuovo coronavirus in Italia. Parlando di numeri, 6 pazienti su 10 sono di sesso maschile e 2 vittime su 3 sono uomini. Un dato che però non deve far abbassare la guardia alle donne. I deceduti con meno di 50 anni sono solo 17, tutti con altre patologie precedenti – elemento informativo che non vuole sminuire la gravità del problema. L’età media dei contagiati è di 63 anni, quella dei deceduti di 80 anni.

5. Non ci sono prove che l’ibuprofene faccia male

Si discute da tempo del fatto che assumere antinfiammatori, fra cui l’ibuprofene, possa aumentare il rischio di Covid-19 o peggiorare i sintomi. Il ministro della Sanità francese aveva invitato i cittadini a non assumere questi farmaci in caso di Covid-19 perché potrebbero peggiorare l’infezione. Fermo restando che l’automedicazione è sempre da evitare, tanto più nel caso del nuovo coronavirus, questa è per ora soltanto un’ipotesi e il ministero della Salute italiano ha rimarcato che non ci sono prove che l’ibuprofene faccia male.



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Le piante comunicano tra loro usando reti sotterranee

È quanto ha rivelato uno studio condotto da un gruppo di scienziati dell’Università svedese di scienze agrarie, appena pubblicato su Plos One

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Le piante hanno sviluppato reti di comunicazione sorprendentemente complesse che consentono loro di comunicare su ciò che sta accadendo in superficie.

È quanto ha rivelato uno studio condotto da un gruppo di scienziati dell’Università svedese di scienze agrarie, appena pubblicato su Plos One. Nonostante il loro stile di vita “immobile”, in realtà le piante sono quindi più attive di quanto si possa pensare: sono in grado di comunicare sottoterra tra di loro, inviando messaggi complessi che arrivano dalla superficie.

Il merito è di alcune sostanze chimiche secrete dalle radici nel terreno, che vengono poi rilevate attraverso le radici delle piante vicine.In questo modo arrivano a sapere se le loro vicine sono parenti o estranee. E persino a dirigere la loro crescita di conseguenza. Man mano che crescono in prossimità di altre piante, controllano costantemente ogni segnale che si verifica in superficie, e fanno lo stesso anche sottoterra.

Come lo hanno scoperto? Per comprendere meglio come ciò possa avvenire e per saperne su come i fattori al di sopra del suolo influenzino ciò che accade al di sotto della superficie, gli studiosi hanno analizzato il comportamento di alcune piantine di mais, monitorando la reazione ai cambiamenti nella crescita in base alla vicinanza con altre piante.

Simulando il tocco con una foglia di una pianta vicina hanno scopeto le sostanze chimiche prodotte dalla radice della pianta. Il team ha quindi preso queste sostanze chimiche e le ha trasferite in altre piante, per vedere le reazioni. Hanno così scoperto che le piante esposte alle sostanze chimiche rispondevano indirizzando le loro risorse a far crescere più foglie e meno radici.

In pratica, il team ha dimostrato che ciò che accade al di sopra del suolo influenza ciò che accade sotto la superficie, e anche che il modo in cui le piante comunicano questo è più complesso di quanto pensassimo. Questo ha davvero molta importanza, dal momento che la capacità delle piante di rilevare i cambiamenti dell’ambiente circostante (e reagire di conseguenza) è essenziale per determinarne la sopravvivenza.



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Reti sociali: un modello per studiare gli effetti della propagazione virale

Pubblicati su “Plos One” i risultati di una ricerca dell’Università Statale di Milano che ha messo a punto un software per la simulazione di fenomeni di propagazione virale all’interno di reti sociali e dei loro effetti sulla conoscenza che gli individui maturano riguardo al tema al centro dell’epidemia

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© Science Photo Library RF

Lo studio pubblicato su Plos One propone un modello per descrivere come la diffusione di un fenomeno virale in una rete sociale (per cui si usa spesso il termine di epidemia, riferito non solo a malattie ma anche a dipendenze e alla diffusione di opinioni) influenzi la conoscenza che di esso hanno gli individui, determinando comportamenti differenti, volti in alcuni casi a prevenire il contagio, in altri a favorirlo. La ricerca evidenzia come il risultato delle modifiche nei comportamenti vada a cambiare la diffusione virale.

Il lavoro si inserisce nell’ambito degli studi di coevoluzione di sistemi complessi in presenza di fenomeni epidemici: una rete sociale (digitale o non digitale) ha caratteristiche tipiche dei sistemi complessi e le due dinamiche, la diffusione virale e i comportamenti degli individui, si influenzano vicendevolmente, coevolvono.

Definire dei meccanismi di variazione della conoscenza sufficientemente semplici da poter essere modellati e simulati con un tool software appositamente sviluppato è stato lo scopo dello studio.

Il modello è stato ideato e coordinato da Marco Cremonini dell’Università di Milano e sviluppato insieme a Samira Maghool, dottoranda in Fisica dell’Alzhara University di Teheran (Iran) e visiting researcher presso il dipartimento di Informatica dell’ateneo milanese da settembre 2018.

Per il modello e il simulatore è stato usato un approccio multi-agente, nel quale gli individui vengono rappresentati da componenti software (agenti) che eseguono azioni sulla base delle informazioni che ricavano dalla rete sociale di agenti; come il linguaggio di programmazione è stato scelto Python.

Per gli autori è stato importante lavorare in particolare su alcuni aspetti caratterizzanti e nuovi:
–  definire la conoscenza acquisita dagli agenti come prodotto di componenti distinte: la conoscenza pregressa individuale, l’osservazione del contesto locale ed eventuali stimoli provenienti da agenti connessi;
–  adottare l’imitazione come il meccanismo fondamentale per adattare la conoscenza, prevedendo scenari diversi, dalla pura osservazione del contesto locale e adozione di precauzioni, tipico del caso di epidemie biologiche, all’imitazione del comportamento di gruppi sociali di riferimento, tipico nel caso di dipendenze o la diffusione di idee;
–  prevedere che le variazioni di conoscenza avrebbero potuto comportare sia una riduzione sia un’accelerazione della propagazione del fenomeno virale.

Lo studio ha introdotto elementi di novità nell’ambito dei modelli di coevoluzione dinamica per fenomeni epidemici complessi.

Scenari riconducibili al modello studiato sono molteplici, non solo i casi biologici tradizionalmente considerati dall’epidemiologia, ma soprattutto le molteplici varianti di propagazione di idee, opinioni, rumor, fake news e false credenze all’interno di reti sociali, digitali e non digitali. Un altro scenario interessante e ancora poco studiato riguarda la propagazione di malware in reti di computer, per le quali esiste una coevoluzione tra azioni guidate esclusivamente da tecnologie e reti sociali con le azioni di operatori e utenti.

“Nonostante i limiti dovuto alla modellazione dei fenomeni e all’utilizzo di un modello di rete sociale e di dati artificiali, lo studio fornisce spunti innovativi per l’interpretazione di sistemi complessi che, come la rete, presentano caratteristiche di coevoluzione, ovvero dinamiche che si influenzano vicendevolmente. Capire gli effetti della percezione e della conoscenza che le persone hanno di un fenomeno epidemico è importante per comprendere la dinamica di un sistema sociale complesso, per migliorare.



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