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Medicina

Le nuove basi genetiche associate alla depressione

Uno studio, il più ampio svolto finora sui fattori di rischio genetici per la depressione, ha appena scoperto altre 30 varianti genetiche associate alla malattia

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Sale a 44 il numero di varianti genomiche che avrebbero un’associazione con la depressione, malattia che colpisce circa il 14% della popolazione mondiale. A raccontarlo sulle pagine di Nature Genetics sono stati oltre 200 ricercatori, coordinati dalla University of North Carolina e dalla University of Queensland, che nel più grande studio svolto finora sui fattori di rischio genetici per la depressione, ha appena scoperto che 30 nuovi loci, ovvero le posizioni dei geni all’interno di un cromosoma, avrebbero un’associazione statisticamente significativa con questa malattia. “Nel nostro studio dimostriamo che tutti noi portiamo fattori di rischio genetici per la depressione, ma quelli con un numero più elevato sono più sensibili”, spiega la co-autrice Naomi Wray.

La meta-analisi, che ha esaminato i dati di oltre 135mila persone con depressione e 344mila persone sane come controlli, ha identificato 153 geni coinvolti in queste variazioni e ha, inoltre, rilevato che la depressione condivide 6 loci genici associati anche alla schizofrenia. Come precisano i ricercatori, quindi, la base genetica della depressione si sovrappone in modo importante ad altri disturbi psichiatrici come appunto la schizofrenia e il disturbo bipolare. Inoltre, i ricercatori hanno osservato che la base genetica del disturbo depressivo si sovrapporrebbe anche a quella dell’obesità.

Lo studio, quindi, offre importanti indizi biologici che potrebbero portare in futuro a trattamenti nuovi e sempre più mirati.

Questo studio è rivoluzionario”ha spiegato il co-autore Patrick F. Sullivan“Stimare le basi genetiche della depressione maggiore è stato davvero difficile: un numero enorme di ricercatori in tutto il mondo ha collaborato alla realizzazione di questo studio, e ora abbiamo un quadro più dettagliato che mai delle basi genetiche di questa malattia terribile”. C’è ancora molto lavoro da fare, sottolinea l’autore, per capire come la geneticae i fattori ambientali lavorano insieme per aumentare il rischio di #depressione ed essere in grado, un giorno, di sviluppare strumenti importanti per il trattamento e la prevenzione della malattia.





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Medicina

Una stampa 3D per produrre tessuti per i trapianti

Una nuova tecnica ha permesso di creare dei modelli di organo in grado di funzionare, grazie anche a un colorante alimentare di uso comune. I ricercatori che l’hanno ideata, hanno reso la tecnologia open source per accelerare i progressi in questo settore, letteralmente vitale, della medicina

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Modello prestampato di alveolo polmonare ottenuto con la nuova tecnica. (Cortesia Jordan Miller/Rice University)

Ogni giorno negli Stati Uniti una media di 18 persone muore in attesa di un trapianto d’organo. Gli organi donati sono difficili da trovare, ed è per questo che molti scienziati hanno trascorso gli ultimi due decenni cercando di creare da zero fegati, reni, cuori o polmoni nuovi. Un modo potenziale per creare strutture così delicate è la stampa 3D con materiali biologicamente compatibili, o biostampa, che ora avrebbe prodotto modelli funzionali di tessuti polmonari ed epatici, con l’aiuto di un ingrediente non convenzionale: un colorante alimentare.

In precedenza le potenziali stampanti per organi erano state ostacolate dalla complessità di alcuni organi. Polmoni e fegato, per esempio, contengono reti di vasi sanguigni e vie respiratorie (nel polmone) o dotti biliari (nel fegato) fisicamente e biochimicamente intricati. Ricreare questa vascolarizzazione e far funzionare la fluidodinamica in modo che il sangue e gli altri fluidi fluiscano correttamente è una sfida ancora attuale.

Ora, un gruppo di ricercatori dell’Università di Washington e della Rice University afferma di aver prodotto modelli di tessuto funzionale usando una tecnica di stampa 3D chiamata stereolitografia a proiezione (projection stereolithography). Questo metodo espone sottili strati di resina liquida alla luce blu, che li solidifica in complesse composizioni di idrogel, gel costituiti da sequenze aggrovigliate di molecole polimeriche. Queste formano una “impalcatura” strutturale, su cui i ricercatori possono impiantare cellule vive che permettono di svolgere il lavoro di un polmone o di un fegato. Nel nuovo studio le cellule impiantate sono sopravvissute e i modelli di tessuto d’organo risultanti hanno dimostrato svolgere alcune funzioni dell’organo reale. I risultati sono stati pubblicati di recente su “Science”.

”Questo è sicuramente un importante passo avanti nella nostra capacità di creare strutture tridimensionali stampate che approssimino il tessuto normale”, dice Anthony Atala, direttore del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, che non è stato coinvolto nel nuovo studio.

La tecnologia di base della stereolitografia a proiezione è in circolazione dagli anni ottanta, ma “non è stata progettata pensando alla biologia; è stata usata per realizzare strutture plastiche”, dice Jordan Miller, assistente professore di bioingegneria alla Rice’s Brown School of Engineering e coautore del nuovo articolo. La tecnica è in grado di produrre strati più sottili rispetto alla stampa 3D standard, ed è anche più veloce. “Invece di creare per estrusione uno strato in pochi minuti, con la stereolitografia possiamo farlo in pochi secondi”, dice Miller. Questa velocità è fondamentale: poiché la struttura stampata alla fine invia ossigeno e nutrienti alle cellule, un lavoro più veloce significa meno cellule che muoiono durante il processo di produzione.

Ma c’era una sfida da affrontare. Questo tipo di processo di stampa si basa su prodotti chimici fotoreattivi (che rispondono alla luce), in modo che alcune aree preprogrammate del liquido si solidifichino mentre altre aree rimangono morbide e successivamente possano essere lavate via. Purtroppo, molte di quelle sostanze chimiche sono cancerogene. Una stampante 3D per creare la vascolarizzazione fine richiesta da un organo per l’apporto di nutrienti e l’eliminazione delle scorie richiede una precisione che può essere ottenuta con la stereolitografia; ma per i trapianti avrebbe bisogno di fotoreagenti sicuri e solubili in acqua.

Così, i ricercatori hanno dovuto trovare un sostituto delle sostanze chimiche collaudate ma tossiche. Quando Miller e il suo gruppo hanno pensato che un colorante alimentare avrebbe potuto servire allo scopo – sapevano che avrebbe assorbito le giuste lunghezze d’onda della luce per far funzionare il processo di stampa 3D, e che è relativamente biocompatibile – erano troppo impazienti per aspettare che un fornitore spedisse l’ingrediente. Così, dice Miller, “sono andato al supermercato e ho comprato un kit di coloranti alimentari che le persone usano per i dolci”.

Ha funzionato. Per prima cosa, gli scienziati hanno colorato i polimeri liquidi con il colorante alimentare giallo tartrazina, E102, e poi li hanno illuminati con la luce blu del proiettore della stampante. Questo ha indotto una reazione chimica locale che ha solidificato il liquido. Poiché la stampante proiettava la luce secondo uno schema programmato, ha permesso di indurire il materiale in modo da creare una struttura biologica sottile ma resistente. “Urlavamo di gioia, perché era stupefacente quanto fosse semplice l’idea; ci ha immediatamente permesso di rendere questa architettura molto più complessa”, dice Miller.

Il giallo tartrazina, che si trova in molti snack, aveva un altro vantaggio: si risciacqua facilmente dalle strutture biostampate, lasciando un’impalcatura pronta per nutrire qualsiasi cellula con cui gli scienziati avessero decisa di riempila. Le tracce di colorante rimaste non dovrebbero influire sulla salute delle cellule. Gli studi suggeriscono che il giallo tartrazina non influisca sul numero degli spermatozoi, come temevano alcuni; nei bambini, tuttavia, potrebbe aggravare disturbi da iperattività preesistenti.

Il test
Anche se i ricercatori avevano già stampato tessuti in precedenza, non erano stati in grado di mantenere in vita le cellule abbastanza a lungo. L’ultimo studio ha dovuto testare le nuove impalcature stampate a questo proposito, e i globuli rossi sono stati un modo semplice per iniziare.

Il gruppo ha creato un modello in scala di un alveolo, imitando una parte cruciale della complessa rete vascolare di un polmone. Il modello comprendeva un passaggio per l’aria e canali separati per le cellule del sangue. In un polmone umano sano, queste due strutture si scambiano ossigeno senza mai toccarsi. Il modello ha eseguito lo stesso compito, mantenendo vive le cellule del sangue. Si è inoltre dimostrato abbastanza robusto da conservare la sua struttura quando un “respiro” simulato ha espanso e contratto i tessuti stampati.

Successivamente, i ricercatori hanno testato un modello di tessuto epatico. In questo caso parte del processo di stampa includeva anche l’iniezione nella struttura stampata di cellule epatiche specializzate chiamate epatociti. Il gruppo ha impiantato i tessuti epatici artificiali in topi vivi con lesioni epatiche croniche e in topi sani, quindi hanno iniziato i test. Un fegato perfettamente funzionante ha oltre 500 funzioni e in questo caso ne hanno esaminata solo una, ma la prova è stata brillantemente superata, e gli epatociti sono sopravvissuti nei topi vivi.

stampa 3d

Schema del modello prestampato di tessuto epatico. (Cortesia Jordan Miller/Rice University)

Il nuovo metodo di stampa ha prodotto anche valvole intravascolari funzionanti, che hanno un ruolo chiave nelle vene del cuore e delle gambe. Nei test, le versioni stampate hanno mantenuto la loro struttura mentre il fluido scorreva attraverso di esse, e hanno impedito che si rifluisse attraverso le valvole.

Open source per gli organi stampati
Quanto tempo ci vorrà prima che gli organi biostampati siano disponibili per le liste d’attesa dei trapianti? Gli scienziati hanno ancora molto da capire, a partire da questioni di fondo come, per esempio, determinare la base ottimale dell’idrogel. Quale tipo di proteine funziona meglio? E per accelerare il processo bisognerebbe usare additivi come i fattori di crescita? “Ora possiamo iniziare a variare metodicamente questi fattori per vedere quali sono quelli più importanti e chiederci come questo influisca sulle funzioni delle cellule”, dice la coautrice dell’articolo Kelly Stevens, assistant professor ai Dipartimenti di bioingegneria e di patologia dell’Università di Washington . Poi c’è la questione di come costruire al meglio le impalcature e di quanto materiale stampato potrebbe realisticamente sostituire il tessuto. “Sono le domande che questo nuovo salto tecnologico ci permette di porre per la prima volta”, dice Stevens.

Gli autori di questo studio non volevano essere gli unici a sperimentare queste possibilità, così hanno reso la loro tecnologia open source, permettendo ad altri bioingegneri di testare le proprie applicazioni. “La biostampa, essendo open source, aiuta davvero ad accelerare questa tecnologia, fa davvero avanzare il campo più velocemente”, dice Atala, che ha in programma di applicare i risultati a un certo numero di strutture di tessuti d’organo su cui sta lavorando il suo gruppo.

Altri potenziali costruttori di organi possono acquistare stampanti e inchiostri specializzati – Miller e altri collaboratori dello studio hanno fondato una startup, Volumetric, per vendere questi materiali – o possono replicare il lavoro da soli. Per Miller è stato importante condividere l’opzione fai-da-te (DIY): “Siamo entusiasti per le nuove possibilità di progettazione nella biostampa”.

 


L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 6 maggio 2019





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le Scienze

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Medicina

Vaccini. Bimbi a scuola senza requisiti, preside denunciato

Controlli dei Nas nelle scuole. Gli alunni, sotto i 13 anni, sono risultati non vaccinati e quindi sprovvisti del requisito di accesso previsto dalle vigenti disposizioni.

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Bambini di Latina ammessi alla frequenza scolastica senza vaccinazioni: denunciato il dirigente scolastico. Il deferimento alla Procura della Repubblica è avvenuto al termine degli accertamenti svolti dai carabinieri del Nas nell’ambito dei controlli disposti dal Comando Carabinieri per la Tutela della Salute. “I controlli dei Nas – spiega una nota – sono stati disposti dal Comando Carabinieri per la Tutela della Salute anche alla luce dell’allarme dovuto all’incremento dei casi di morbillo registrato in molti paesi esteri e segnalati da tutti i media”.

Gli alunni, sotto i 13 anni, sono risultati non vaccinati e quindi sprovvisti del requisito di accesso previsto dalle vigenti disposizioni. Il dirigente scolastico è stato denunciato per aver omesso di adempiere e di far rispettare gli obblighi vaccinali necessari per l’iscrizione e la frequenza scolastica dei minori di sei anni.





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Rainews 24

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Medicina

Come uccidere l’HIV colpendo i suoi “influencer”

Applicando la teoria matematica delle reti, un nuovo studio ha scoperto quali sono gli amminoacidi più importanti per la sopravvivenza dell’HIV aprendo la strada a una strategia terapeutica che stimola il sistema immunitario dell’ospite a colpirli in modo specifico

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Micrografia elettronica a scansione del virus HIV (in verde) su linfocita in coltura (Wikimedia Commons)

Praticamente in qualsiasi sistema o gruppo, gli elementi con un numero maggiore di connessioni tendono ad avere più influenza di altri, basti pensare agli influencer su Instagram, per esempio, o agli amministratori delegati delle società.

Anche all’interno di un virus, alcuni componenti strutturali, in questo caso parti di proteine, hanno più collegamenti tra loro rispetto ad altri. E insegnare al sistema immunitario a riconoscere e distruggere quegli influencer è un modo efficace per uccidere l’HIV, suggerisce un nuovo studio pubblicato su “Science”.

Lo scorso marzo, la notizia che una seconda persona, spesso definita “paziente di Londra”, era stata curata con un trapianto di midollo osseo, ha destato molto entusiasmo nel campo dell’HIV. Il donatore aveva una mutazione che rende naturalmente resistenti all’HIV; in pratica, la procedura ha sostituito il sistema immunitario del paziente con uno nuovo e resistente.

Tuttavia, i trapianti di midollo osseo sono rischiosi e invasivi e molti esperti ritengono più probabile che una cura praticabile per i 37 milioni circa di persone affette da HIV in tutto il mondo arrivi da qualche brillante studio di tipo molecolare. La maggior parte delle ricerche su una cura per l’HIV si è finora concentrata sul rafforzamento del sistema immunitario, ma il nuovo studio ribalta completamente quell’approccio cercando le parti più critiche del virus.

Nel nuovo lavoro, i ricercatori si sono concentrati sui cosiddetti elite controller, soggetti i cui organismi controllano il virus senza l’ausilio di alcun farmaco e che si stima rappresentino circa un caso ogni 300 individui infetti. Era logico

che indagare su come il loro sistema immunitario elimina l’HIV potesse indicare la strada per una cura, dice Bruce Walker, autore senior dell’articolo e direttore del Ragon Institute del Massachusetts General Hospital, Massachusetts Institute of Technology e Harvard University. “Secondo me, non ci sono due persone che sono guarite dall’infezione da HIV”, spiega Walker. “Ce ne sono migliaia, e molte di loro controllano il virus da sole. Nel nostro campo di ricerca dobbiamo perseguire questo obiettivo con la massima priorità”.

Walker e colleghi hanno scoperto che i sistemi immunitari degli elite controller prendono di mira le regioni più influenti del virus. I ricercatori hanno fatto questa scoperta applicando la teoria delle reti, un tipo di analisi frequentemente utilizzato in matematica per tracciare una relazione tra gli oggetti. Hanno usato la teoria per mappare le connessioni tra amminoacidi, i mattoni elementari delle proteine, nelle strutture molecolari tridimensionali delle proteine dell’HIV. (Hanno usato le strutture 3D perché due amminoacidi che appaiono distanti nella sequenza lineare di una proteina possono essere molto più vicini e collegati in tre dimensioni).

I ricercatori hanno scoperto che alcuni amminoacidi tendono ad avere numerose strutture ramificate che li inducono a interagire con molti altri amminoacidi. Questi amminoacidi ramificati hanno un elevato “punteggio di rete”, dice Walker, e sono quindi i più importanti per l’integrità dell’HIV. L’HIV può mutare, quando mette in atto una risposta difensiva a un farmaco che prende di mira una parte specifica della sua struttura.

Ma gli amminoacidi con alti punteggi di rete sono così importanti che il virus non può cambiarli senza un grande costo per se stesso: se quegli amminoacidi cambiano, le connessioni si perdono. “Se prendi un amminoacido altamente connesso in rete e lo fai mutare, il virus va letteralmente in pezzi”, spiega Walker. “Perde drasticamente la sua efficienza”.

La scoperta rende quegli amminoacidi dei bersagli ideali per la terapia, perché attaccarli mette il virus in una situazione senza via di uscita: finisce distrutto, che muti o meno. Il team di Walker ha scoperto che il sistema immunitario degli elite controller tende a bersagliare selettivamente questi amminoacidi influencer; nella maggior parte delle altre persone infette, il sistema immunitario invece conduce attacchi inutili su altre parti meno importanti del virus.

“Questo lavoro è notevole e importante,” dice Andrew McMichael, professore emerito di medicina molecolare presso l’Università di Oxford, che ha scritto un commento che accompagna l’articolo, ma non è stato coinvolto nella nuova ricerca. “Analizza perché alcune [risposte immunitarie] sono efficaci e altre meno”.

La nuova ricerca anche chiarire alcune scoperte, considerate finora incoerenti, su una molecola immunitaria chiamata B*57, ritenuta un’arma magica che gli elite controllorer usano contro l’HIV.

B*57 è un sottotipo di molecole chiamate antigeni leucocitari umani (HLA), che costituiscono una parte fondamentale del sistema immunitario. Gli HLA trasportano frammenti di virus sulla superficie di una cellula infetta in modo che le cellule immunitarie killer che circolano nel sangue possano riconoscere la cellula contrassegnata come infetta e distruggere sia la cellula sia il virus al suo interno.

Esistono migliaia di tipi di HLA, alcuni più comuni di altri e alcuni più efficaci nel controllo di alcune infezioni. Tra questi, si ritiene che B*57 sia particolarmente potente contro l’HIV. Ma gli scienziati sono rimasti sconcertati dal fatto che non tutti i soggetti con B*57 sono elite controller, né tutti i elite controller sono portatori di B*57. Il nuovo articolo suggerisce che la chiave non è tanto la stessa B*57, ma gli amminoacidi influencer che bersaglia.

B*57 “è il principale determinante della progressione o della non progressione dell’infezione da HIV, ma non è del tutto perfetto”, afferma McMichael, aggiungendo che il nuovo articolo “in qualche modo va verso una spiegazione del perché”.

Walker e altri hanno studiato gli elite controller per decenni. Una di loro, Loreen Willenberg, che ora ha 65 anni, fu diagnosticata nel 1992 e da allora ha donato centinaia di campioni per la ricerca. Willenberg, che afferma di avere “un incredibile sistema immunitario”, è invulnerabile a decine di agenti patogeni, incluso l’HIV. I test che misurano la sua risposta immunitaria all’HIV risultano ancora positivi, ma nessun test riesce a rilevare il virus. “Non è mai stata misurata una carica virale, mai. È sempre stato inosservabile”, dice Willenberg.

Walker ha studiato Willenberg per circa 15 anni. Ma stavolta, invece di concentrarsi sugli aspetti della sua genetica che la proteggono dall’HIV, il gruppo si è dedicato ad alcune parti dell’HIV che vengono attaccate dal suo sistema immunitario. “Qui non prendiamo in considerazione la genetica dell’ospite”, dice Walker. Eppure lo studio spiega comunque che cosa rende il suo sistema immunitario così straordinario: attacca selettivamente gli amminoacidi con i punteggi di rete più alti. “Si adatta perfettamente allo schema”, aggiunge. Con questa conferma dell’importanza degli amminoacidi influencer, Walker spera di sviluppare un “vaccino terapeutico” che possa essere somministrato a persone già infette da HIV. Il vaccino conterrebbe circa 30 parti virali con i punteggi di rete più alti. La speranza è che prepari il sistema immunitario di una persona infetta a riconoscere e inseguire questi obiettivi cruciali, distruggendo e il virus.

“Riteniamo di poter reindirizzare la risposta immunitaria”, afferma Walker. “Non sappiamo se funzionerà, ma c’è una ragione molto forte per farlo.”


(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 2 maggio 2019.





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