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Lo sviluppo dell’immunità nei neonati: come l’ordine sorge dal caos

Un gruppo di recenti ricerche si sta concentrando sull’attività del sistema immunitario subito dopo la nascita, quando il neonato si trova ad affrontare per la prima volta numerose minacce esterne. Insieme ad analoghe ricerche sullo sviluppo del sistema immunitario nei bambini e negli adulti, questi studi serviranno a realizzare vaccini migliori

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Fonte immagine © BSIP / AGF

Molti aspetti del sistema immunitario sono rimasti a lungo misteriosi per gli scienziati. La sua attività è incredibilmente complicata e varia molto da individuo a individuo; una comprensione più profonda di come funziona potrebbe portare a vaccini più numerosi e migliori, e persino a una distinzione più chiara tra salute e malattia.

Ora tre studi riferiscono di aver trovato dei nuovi modelli in mezzo all’apparente caos del sistema, modelli che riguardano anche i giorni cruciali immediatamente successivi alla nascita, quando il sistema immunitario si trova ad affrontare per la prima volta molte minacce provenienti dal mondo esterno.

Lo scorso anno, alcuni ricercatori europei hanno pubblicato un’analisi del sistema immunitario di 100 bambini nati prematuri tra una e 12 settimane dopo la nascita. E in uno studio apparso questa settimana su “Nature Communications”, un consorzio globale di ricercatori ha iniziato a stabilire una linea di riferimento per uno sviluppo sano del sistema immunitario esaminando quali geni, proteine e cellule immunitarie sono attivi durante i primi sette giorni di un neonato.

“In tutta la prima settimana di vita avvengono massicci cambiamenti molecolari”, dice Ofer Levy, medico dello staff e direttore del programma Precision Vaccines del Boston Children’s Hospital, che ha contribuito allo studio più recente. “Cambiano oltre 1000 geni, molte proteine, centinaia di metaboliti: stiamo parlando di cambiamenti davvero radicali”.

Entrambi questi studi – e un terzo che guarda al sistema immunitario degli adulti – fanno parte di uno sforzo crescente per capire non solo i pezzi del sistema, ma il modo in cui si adattano fra loro, dice Petter Brodin, immunologo pediatrico e docente al Karolinska Institute di Stoccolma, autore senior dell’articolo dell’anno scorso. “Il sistema immunitario è estremamente complesso; ci sono così tante parti in movimento”, dice Brodin. “Se ci concentriamo solo su, diciamo, un tipo di cellula o di proteina, non saremo in grado di vedere come è cablato il sistema nel suo complesso, o come è regolato e funziona in un dato paziente in un dato momento”.

Brodin aggiunge di essere rimasto sorpreso quando la sua ricerca ha indicato che il sistema immunitario dei bambini risponde alla nascita in modi simili, indipendentemente dal fatto che siano nati a termine o prematuri.

“Quando il bambino esce e affronta l’ambiente per la prima volta succede qualcosa”, dice. “Avvengono molti cambiamenti drastici”. La ricerca di Brodin mostra che i batteri colonizzano rapidamente il tratto digestivo, la pelle e i polmoni dei neonati, e questa secondo lui è la “forza trainante” dei cambiamenti. “Pensiamo che questo sia il fattore scatenante dopo la nascita, che sia la ragione per cui tutti i bambini rispondono in modo simile: sono tutti colonizzati”, dice. Ulteriori ricerche potrebbero aiutare a distinguere la normale variazione individuale e determinare in che modo i neonati con certe caratteristiche affronteranno l’infanzia, osserva.

Nello studio pubblicato questa settimana, Levy e gli altri ricercatori del gruppo internazionale hanno confrontato due campioni di sangue di 30 neonati nati in Gambia, in Africa occidentale, convalidando i loro risultati in altri 30 neonati nati dall’altra parte del mondo, in Papua Nuova Guinea. Sono stati così in grado di ottenere enormi quantità di dati da un solo millilitro di sangue di ciascun bambino, una cosa che solo pochi anni fa non sarebbe stata possibile, dice Levy, che è anche professore alla Harvard Medical School.

Anche se i neonati hanno mostrato molte variazioni nelle misure di attività genetica, immunitaria e metabolica, il team è stato sorpreso di trovare quelle che Levy definisce “firme di base” del cambiamento di attività geniche e immunitarie dei bambini nel corso della prima settimana dopo la nascita.

Lo studio ha cominciato a impostare un parametro di base del comportamento immunitario che sarà utile per capire come i bambini prematuri o malati differiscono da quella norma, dice Levy, la cui squadra sta ora studiando in che modo i vaccini influenzano il processo.

Anche James Wynn, professore associato all’Università della Florida che studia le infezioni del sangue nei neonati, ritiene che lo studio del consorzio aiuti a stabilire un parametro di base di quel tipo, “una sorta di tabella di marcia  di ciò che avviene durante quella prima settimana”. Wynn, che non è stato coinvolto in nessuno dei nuovi studi, dice che è ansioso di vedere i dati relativi ad ancora più bambini, e in particolare a neonati prematuri come quelli che cura e studia. “Penso che questo lavoro sia fondamentale per determinare uno stato di malattia”, dice.

In un terzo studio recente, che ha esaminato il sistema immunitario in età adulta, scienziati dell’Università di Stanford e di Israele hanno seguito per più di nove anni l’attività nel sistema immunitario di 135 adulti di varie età. La ricerca, pubblicata all’inizio di questo mese su “Nature Medicine”, indica che, sebbene il sistema immunitario di ogni adulto sia diverso, i cambiamenti legati all’età seguono una traiettoria comune. È come se tutti guidassero verso la stessa posizione ma a velocità diverse, dice Shai Shen-Orr, coautore senior dello studio e responsabile del laboratorio di immunologia dei sistemi e medicina di precisione al Technion-Israel Institute of Technology.

Shen-Orr dice che lui e i suoi collaboratori hanno usato queste informazioni per sviluppare una misura clinica della salute immunitaria che può dire ai pazienti se il loro sistema immunitario funziona in modo appropriato, allo stesso modo in cui sono usati i livelli di colesterolo e la pressione sanguigna per valutare la salute cardiovascolare.

I dati potrebbero anche aiutare a identificare le persone che non trarranno beneficio dai vaccini antinfluenzali, dice, aggiungendo che potrebbe anche potenzialmente servire come punto di riferimento per i cambiamenti di stile di vita o per i farmaci destinati a rallentare l’invecchiamento immunologico.

Wayne Koff, presidente e amministratore delegato dello Human Vaccines Project (un’organizzazione internazionale senza scopo di lucro che lavora per decodificare il sistema immunitario umano), dice che tutte queste indagini per tracciare un quadro complessivo del sistema sono cruciali per lo sviluppo di vaccini di nuova generazione.

Quelli facili da creare sono già stati ottenuti, dice; studi come questi, che rivelano il funzionamento dettagliato del sistema immunitario, sono essenziali per espandere il portafoglio di malattie che possono essere prevenute o curate. “Negli ultimi sei-otto anni, forse, si è capito che comprendere la complessità di fondo del sistema immunitario umano è davvero al centro della prossima rivoluzione nella sanità pubblica”, dice. “È la prossima frontiera della medicina.”


(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 13 marzo 2019.



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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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Come condividere il proprio computer per la ricerca contro il coronavirus

Il progetto di Ibm: raccogliere la potenza computazionale dei dispositivi nel mondo e concentrarla in un supercomputer virtuale per processare moli e moli di dati sanitari

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Ibm chiede l’aiuto di chiunque possieda un computer connesso a internet per partecipare al progetto OpenPandemics – Covid-19. Ogni utente avrà la possibilità di mettere a disposizione la potenza di calcolo della propria macchina per aiutare la ricerca di una cura al coronavirus.

Esattamente come avviene in Dragonball quando Goku chiede alle persone della terra di alzare le mani per donargli l’energia necessaria a sconfiggere MajinBu, Ibm, con il suo progetto OpenPandemics – Covid-19, chiede di mettere a disposizione la potenza computazionale dei loro personal computer. Più computer partecipano al progetto più aumenta la capacità di calcolo del supercomputer virtuale di Ibm.

World Community Grid come Goku, sfrutterà la potenza di calcolo dei computer degli utenti nel mondo per aiutare gli scienziati a sconfiggere il coronavirus


Il gigante dell’elettronica intende sfruttare la potenza di calcolo inutilizzata dai computer degli utenti, che decideranno di partecipare, per alimentare la sua World Community Grid. Grazie a questo supercomputer virtuale, gli scienziati che stanno cercando una cura per il virus, potranno elaborare l’immensa mole di dati raccolti in questi mesi d’emergenza.

La potenza di calcolo condivisa permetterà quindi alla World Community Grid di effettuare i milioni di calcoli al secondo necessari per le simulazioni dei composti bio-chimici necessari per debellare il virus.

Attualmente più di 770mila persone e 450 organizzazioni hanno già contribuito ad alimentare la World Community Grid fornendo quasi due milioni di anni di potenza di calcolo a sostegno di 30 progetti di ricerca, tra cui studi su cancro, Ebola, Zika, malaria e Aids.

Il progetto è stato ideato dall’istituto di ricerca Scripps Research e a dirigerne lo sviluppo c’è il ricercatore italiano Stefano Forli, assistente del dipartimento di Biologia integrativa strutturale e computazionale di Scripps Research.

Sfruttare la potenza di elaborazione inutilizzata su migliaia di dispositivi ci fornisce un’incredibile potenza di calcolo utile a selezionare virtualmente milioni di composti chimici”, spiega Forli in una nota: “Il nostro sforzo congiunto con i volontari di tutto il mondo promette di accelerare la nostra ricerca di nuovi, potenziali farmaci candidati ad affrontare le minacce biologiche emergenti presenti e future, sia che si tratti di Covid-19 o di un agente patogeno completamente diverso”.

Per mettere a disposizione la potenza di calcolo inutilizzata del proprio computer è sufficiente iscriversi al progetto e scaricarne l’applicazione. World Community Grid di Ibm opererà in background senza rallentare i sistemi degli utenti e garantendo la massima sicurezza della privacy proteggendone le informazioni personali.

 

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WIRED

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Aggirare le difese del cervello per curare i tumori

In topi di laboratorio è possibile trattare efficacemente un tumore cerebrale grave come il glioblastoma con l’immunoterapia, stimolando il drenaggio dei vasi linfatici del cervello e lasciando inalterata la barriera ematoencefalica

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Microfotografia di linfocita T (in rosa) all'attacco di una cellula tumorale (© Science Photo Library / AGF)

L’immunoterapia, una strategia terapeutica basata su farmaci in grado di stimolare il sistema immunitario ad attaccare i tumori, ha dimostrato enormi potenzialità negli ultimi anni, aumentando la sopravvivenza dei malati con diverse forme di neoplasie. Ma nel caso del glioblastoma, un tumore cerebrale mortale per il quale esistono pochi trattamenti efficaci, l’immunoterapia non ha avuto successo. Questo perché il cervello è protetto dalla barriera ematoencefalica, che impedisce l’accesso nel cervello agli agenti patogeni, interferendo però con le normali funzioni del sistema immunitario.

In uno studio su topi, ora pubblicato sulla rivista “Nature”, Akiko Iwasaki e colleghi della Yale University hanno trovato un nuovo modo di aggirare la barriera emato-encefalica, sfruttando l’estesa rete di vasi linfatici meningei che rivestono l’interno del cranio e hanno la funzione di raccogliere i rifiuti cellulari e di smaltirli attraverso il sistema linfatico del corpo.

Questi vasi si formano poco dopo la nascita, stimolati in parte dal gene che codifica per il fattore di crescita endoteliale vascolare C (VEGF-C). L’idea di Iwasaki e colleghi era verificare se si potesse sfruttare VEGF-C per aumentare il drenaggio linfatico e stimolare così la risposta immunitaria, valutando poi l’efficacia di questo intervento sui tumori cerebrali.

A questo scopo, i ricercatori hanno iniettato VEGF-C nel liquido cerebrospinale di topi di laboratorio affetti da glioblastoma e hanno osservato un aumento del livello di risposta dei linfociti T, un gruppo di cellule fondamentali del sistema immunitario, nei confronti delle cellule tumorali.
Il problema è però che alcuni tumori eludono l’attacco delle cellule tumorali stimolando i checkpoint immunitari, specifiche molecole che regolano il sistema immunitario, impedendo che esso attacchi le cellule dello stesso organismo. Una strategia dell’immunoterapia consiste quindi nel somministrare molecole denominate inibitori dei checkpoint immunitari, rendendo vana la strategia di difesa del tumore.

Iwasaki e colleghi hanno perciò provato a combinare la somministrazione di VEGF-C con inibitori del checkpoint comunemente usati in immunoterapia, aumentando in modo significativo la sopravvivenza dei topi. Ciò significa che l’introduzione del VEGF-C, in combinazione con i farmaci immunoterapici per il cancro, è una strategia efficace per colpire i tumori cerebrali.

“Questi risultati sono di grande interesse”, ha concluso Iwasaki. “Vorremmo portare questo trattamento ai pazienti con glioblastoma, che hanno una prognosi ancora molto scarsa con le attuali terapie di chirurgia e chemioterapia.”



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Agenzia nazionale per la ricerca, i dubbi degli scienziati

Il governo italiano ha in progetto di istituire un’agenzia per coordinare i finanziamenti alla ricerca su scala nazionale. Tuttavia, riferisce “Nature”, gli scienziati non sono stati coinvolti nella sua pianificazione e ne temono la dipendenza dal potere politico

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Il Presidente del consiglio Giuseppe Conte (© Alessandro Serrano / AGF)

Il governo italiano sta discutendo l’istituzione di un’agenzia nazionale per la ricerca, un’organizzazione che potrebbe aumentare il finanziamento alla scienza di centinaia di milioni di euro all’anno. Ma anche se gli scienziati hanno richiesto a lungo questo tipo di agenzia, alcuni sono preoccupati per questi ultimi piani. Lamentano che i ricercatori non siano stati coinvolti nelle discussioni sulla sua organizzazione e temono per la sua indipendenza dall’influenza politica.

Il primo ministro Giuseppe Conte, che guida un governo di coalizione tra il Movimento 5 Stelle e il Partito Democratico, ha parlato dell’idea di un’Agenzia nazionale per la ricerca (ANR) in un discorso nello scorso settembre. La proposta sarà discussa in parlamento questo mese nell’ambito della legge di bilancio 2020.

L’Italia ha già diversi meccanismi per finanziare la scienza di base, ma i ricercatori lamentano che il sistema è disordinati e i bandi per le richieste di finanziamento subiscono spesso dei ritardi. L’attuale Programma nazionale per la ricerca (PNR) ha un budget di 2,5 miliardi di euro per il periodo 2015-2020. Ma la principale fonte di denaro per la ricerca di base, il programma dei Progetti di ricerca d’interesse nazionale (PRIN), ha aperto un bando per la richiesta di fondi l’ultima volta nel 2017. Inoltre, l’Italia investe nella ricerca solo l’1,2 per cento del suo prodotto interno lordo, un valore molto al di sotto dell’obiettivo dell’Unione Europea del 3 per cento.

Molti scienziati avevano sperato in un’agenzia che potesse semplificare il finanziamento della ricerca, ma notano che l’ANR non fa che aggiungere un’altra organizzazione con un proprio budget. E non è ancora chiaro in che modo l’ANR dovrebbe interagire con gli altri meccanismi italiani di finanziamento della scienza. Il progetto in discussione afferma che l’agenzia coordinerebbe la direzione della ricerca nelle università e negli enti pubblici di ricerca, finanzierebbe progetti “altamente strategici” e incoraggerebbe la partecipazione italiana alle iniziative di ricerca europee e internazionali. Riceverebbe 25 milioni di euro nel 2020, 200 milioni nel 2021 e 300 milioni all’anno dal 2022.

Un’occasione mancata
“È incoraggiante che la questione faccia parte dell’attuale strategia del governo. Sfortunatamente, il modello che ne sta alla base non è ancora chiaro”, afferma Vincenzo Costanzo, oncologo dell’Istituto FIRC di Oncologia Molecolare (IFOM) di Milano. La mossa è un’occasione mancata per portare tutti i finanziamenti della ricerca del governo sotto un unico organismo in modo trasparente e indipendente, aggiunge. “Abbiamo davvero bisogno di un’agenzia che regoli le richieste annuali di sovvenzione”.

I ricercatori lamentano anche di non essere stati coinvolti nella pianificazione dell’ANR e sono preoccupati per l’indipendenza politica dell’agenzia. Secondo il disegno di legge, i vertici dell’ANR saranno nominati principalmente da politici: il primo ministro sceglierebbe il direttore e i ministri selezionerebbero la maggior parte degli otto membri del comitato esecutivo dell’agenzia. Molti avevano invece sperato in un’agenzia diretta da manager della ricerca e consulenti scientifici.

Nel complesso, l’agenzia è un passo avanti positivo, afferma Giuseppe Remuzzi, direttore dell’Istituto di ricerca farmacologica Mario Negri di Bergamo. Ma il ruolo del governo dovrebbe essere limitato a dare suggerimenti sulle nomine e i membri del comitato esecutivo dovrebbero essere scelti da un gruppo che opera secondo le migliori pratiche della comunità scientifica internazionale, dice. “Non vedo un’analisi seria della situazione attuale della nostra ricerca né una visione a lungo termine né l’impegno a investire nella scienza. Il rischio è che si tratti di una mossa di facciata vuota e pericolosa”, afferma Alberto Mantovani, direttore scientifico dell’IRCCS Humanitas di Milano.

Lorenzo Fioramonti, ministro italiano per l’istruzione, l’università e la ricerca, afferma che dovrebbero essere gli scienziati a cotribuire allo sviluppo dell’ANR. Era coinvolto nell’idea di creare l’agenzia, ma dice di essere sorpreso che il progetto di legge includesse anche informazioni sulla governance dell’agenzia. “La funzione e la governance dell’agenzia possono essere decise solo dopo una discussione con la comunità di ricerca”, afferma. Fioramonti aveva sperato che il disegno di legge servisse solo a costituire l’agenzia, e che i dettagli della sua gestione fossero decisi all’inizio del prossimo anno.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature” il 20 novembre 2019 )



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