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Spermatozoi artificiali, la ricerca fa progressi

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Produrre spermatozoi artificiali sembra sia la prossima frontiera nelle terapie contro l’infertilità maschile. E, sebbene la strada sia ancora lunga, sembra anche che gli scienziati abbiano fatto notevoli progressi. Ad annunciarlo durante il Progress Educational Trust (la conferenza annuale su genetica e procreazione assistita tenutasi di recente a Londra) è Azim Surani, direttore della ricerca sulle linee germinali e sull’epigenetica del Gurdon Institute dell’Università di Cambridge: il suo team, infatti, sarebbe riuscito a replicare un’importante tappa intermedia nel processo naturale di formazione di queste particolari cellule. Obiettivo dei prossimi 10 anni sarà quello di fabbricare in laboratorio spermatozoi e ovuli a partire da cellule staminali o addirittura da cellule della pelle.

I ricercatori di Cambridge hanno costruito delle organoidi gonadici, strutture artificiali costituite da cellule tipiche dei testicoli immerse in un gel, che ricreano l’ambiente per la differenziazione delle cellule staminali in spermatozoi. Dai primi risultati (ancora in fase di valutazione per la prossima pubblicazione su una rivista scientifica) sembra che le cellule stiano ricevendo gli input chimici giusti e che siano arrivate, per ora, a metà del percorso per diventare spermatozoi a tutti gli effetti.

È la prima volta che un gruppo di ricercatori riesce a portare cellule staminali umane fino ai primi stadi di sviluppo della linea germinale maschile. In passato erano stati condotti con successo esperimenti sui topi per creare spermatozoi funzionanti da cellule staminali, ma i successivi tentativi con cellule umane non avevano dato i risultati sperati.

La meiosi, il delicatissimo processo naturale che trasforma alcune cellule dell’essere umano in spermatozoi immaturi già durante lo sviluppo embrionale, non è ancora infatti del tutto chiara in ogni suo aspetto. Evidentemente nel passaggio dal modello animale all’essere umano qualcosa era stato trascurato. La squadra di Surani ha ipotizzato che uno dei punti critici potessero essere le diverse tempistiche di maturazione dei gameti nelle due specie – molto più lunghe nell’essere umano rispetto al topo: ci vogliono 8 settimane di sviluppo prima che le cellule staminali umane destinate a dare origine ai gameti intraprendano la strada per diventare o spermatozoi o cellule uovo, mentre nel topo tutto accade in 13 giorni.

Questo intervallo di tempo secondo Surani è essenziale perché si possano ottenere artificialmente dei gameti funzionanti e corretti dal punto di vista genetico. È in questo frangente infatti che il dna delle cellule che diventeranno ovuli o spermatozoi del nuovo individuo subisce il processo di cancellazione dell’epigenetica, cioè delle modifiche chimiche che il dna ereditato dai genitori ha subito nel corso della vita. È un po’ come ereditare uno smartphone ricondizionato: il codice della macchina (il dna) è lo stesso ma non ci devono essere tracce del precedente utilizzo (le modificazioni epigenetiche) che condizionino le prestazioni future.

Secondo Surani garantire che le operazioni di messa a nuovo del dna dei gameti avvengano e avvengano correttamente è un passaggio fondamentale se si vuole anche solo pensare a una futura applicazione clinica, per esempio per permettere alle coppie omosessuali di avere figli geneticamente correlati a entrambi i genitori, o per produrre in laboratorio cellule uovo a partire da cellule della pelle evitando alle donne con problemi di fertilità di sottoporsi a cicli di stimolazione delle ovaie.

“Se queste cellule dovessero mai essere utilizzate in ambito clinico, dovremo essere sicuri che abbiano attraversato tutte le fasi giuste. Tutti questi passaggi sono incredibilmente importanti”, afferma Surani. Non basta che una cellula assomigli a uno spermatozoo per esserlo davvero: più che la forma, concordano gli esperti, ciò che è importante sono i dettagli molecolari e la qualità del dna dei futuri gameti.

 
  

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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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Primi risultati per una nuova terapia genica che cura la paralisi

Un team del King’s College di Londra ha sviluppato una terapia genica che consente di riparare i danni al midollo spinale e di ridare il controllo degli arti superiori nei ratti

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Una brutta caduta, un incidente stradale, e il midollo spinale si danneggia: per chi purtroppo ha perso il controllo del proprio corpo riacquistare anche solo l’uso delle mani per reggere una tazza o lavarsi i denti da soli sarebbe un miglioramento enorme per la propria qualità di vita. Ora un team di ricercatori del King’s College di Londra ha sviluppato una strategia di terapia genica per riparare i danni al midollo spinale che sembra molto promettente: i ratti paralizzati su cui è stata testata hanno ripreso a raccogliere con le zampe anteriori le palline di zucchero.

Come funziona

Quando il midollo spinale si danneggia, l’organismo ripara la lesione con del tessuto cicatriziale. Questa cicatrice, però, non consente la riparazione delle vie nervose, quindi gli input che partono dal cervello non raggiungono più i muscoli. L’idea da cui sono partiti i ricercatori inglesi è stata quella di cercare di sciogliere il tessuto cicatriziale grazie a un enzima, chiamato condroitinasi, per favorire nuove connessioni tra neuroni.

Per raggiungere questo obiettivo gli scienziati hanno pensato di inserirenelle cellule del midollo spinale di ratti paralizzati il gene della condroitinasi, veicolandolo attraverso uno specifico vettore virale. Hanno dunque praticato delle iniezioni negli animali a livello delle lesioni spinali, poi hanno attivato il gene grazie alla somministrazione di un antibiotico. Per rendere più sicura la strategia e controllare le tempistiche di attivazione, infatti, è stato impiegato un meccanismo a interruttore molecolare, che permette di accendere e spegnere il gene.

“Ciò che è entusiasmante del nostro approccio è che possiamo controllare con precisione quanto a lungo la terapia viene erogata utilizzando un interruttore genetico”, spiega Elizabeth Bradbury, tra gli autori dello studio pubblicato su Brain“Questo significa che possiamo concentrarci sulla quantità ottimale di tempo necessaria per il recupero. La terapia genica fornisce un modo di trattare grandi aree del midollo spinale con una sola iniezione e con l’interruttore possiamo ora disattivare il gene quando non è più necessario”.

I risultati

Già dopo due settimane e mezzo di attivazione del gene, i ricercatori hanno potuto constatare un notevole aumento dell’attività cellulare nel midollo spinale. Dopo 8 settimane i ratti avevano riacquisito il controllo del movimento degli arti superiori e riuscivano ad afferrare autonomamente gli zuccherini.

“Questo suggerisce che si siano create nuove connessioni tra le cellule nervose”, commenta Emily Burnside, co-autrice della ricerca. Risultati entusiasmanti, insomma. Anche perché a detta degli autori è la prima voltache una terapia genica con un interruttore di attivazione/disattivazione ha dimostrato di funzionare negli animali.

Tuttavia bisogna ricordare che questi dati dovranno essere confermati da sperimentazioni su altri animali e che il costrutto deve ancora essere migliorato in termini di sicurezza prima di poter pensare al passaggio all’essere umano.

 
  

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Impiantato per la prima volta un embrione artificiale (in un topo)

Un team di ricercatori olandesi è riuscito a generare un embrione artificiale a partire dalle sole cellule staminali, senza quindi spermatozoi e ovuli, e impiantarlo in un topo femmina

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i siamo riusciti ancora una volta: abbiamo generato un embrione sintetico a partire dalle sole cellule staminali, senza quindi ricorrere a ovuli e spermatozoi. A differenza della ricerca dell’Università di Cambridge, pubblicata poco più di un anno fa, che era riuscita ad assemblare, sempre grazie alle cellule staminali, un piccolo embrione di topo, questa volta abbiamo fatto un passo in più. Il team di ricercatori olandesi dell’Università di Maastricht ha raccontato su Nature di essere riuscito a impiantare l’embrione artificiale nell’utero di un topo femmina, riuscendo così a osservare per la prima volta i processi delle prime fasi dello sviluppo della vita. Un studio, quindi, fondamentale per indagare le prime fasi dopo la fecondazione e far luce sui motivi (per ora sconosciuti) per cui molte gravidanze falliscono in una fase precoce, ovvero quando l’ovulo fecondato non riesce a impiantlluarsi nell’utero.

L’embrione, generato a partire dalle sole cellule staminali, si è sviluppato nell’utero di un topo femmina per alcuni giorni, non riuscendo tuttavia ad arrivare alla fase matura.

Per riuscirci, il team di ricercatori, guidato da Nicolas Rivron, si è servito di due tipi di cellule staminali di topo: le cellule che generano la placenta e quelle da cui si forma l’organismo intero. Coltivate e messe poi in un’unica provetta, i ricercatori hanno visto come questi due gruppi cellulari siano stati in grado di interagire tra loro, formando una struttura sferica simile a quella di una blastocisti, chiamata in questo studio blastoide.

Successivamente, i ricercatori hanno traferito questi blastoidi nell’utero di un topo femmina, riuscendo così a impiantarsi sulla parete uterina. Ora possiamo generare un numero estremamente grande di questi embrioni e studiarli nel dettaglio”spiega l’autore alla Bbc“Ciò potrebbe aiutarci a capire perché alcuni embrioni non riescono a impiantarsi e permetterci di studiare farmaci che potrebbero combattere l’infertilità”Per ora, concludono i ricercatori, non c’è alcun programma per ripetere i risultati usando le cellule staminali umane.

 
  

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Pronta al lancio la missione che studierà il cuore di Marte

Si chiama InSight è della Nasa, partirà il 5 maggio

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Pronta per il lancio la nuova missione della Nasa su #Marte , la prima destinata a studiare il ‘cuore‘ del pianeta rosso. Si chiama InSight e la sua partenza è prevista il 5 maggio. Nel frattempo la Nasa ha firmato con l’Agenzia Spaziale Europea (Esa) un accordo di intenti per future missioni volte a portare sulla Terra campioni del suolo marziano.

Il lancio della missione InSight (Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) è previsto dalla base californiana di Vandenberg con un razzo Atlas V. Il viaggio durerà poco più di sei mesi: l’arrivo è previsto il 26 novembre 2018, nei pressi dell’equatore marziano. La sonda sarà in ‘servizio’ per 728 giorni terrestri, per studiare crosta, mantello e nucleo di Marte. Lo farà grazie a una sonda di calore, per misurare l’energia proveniente dalle profondità, e un sismografo per rilevare le onde sismiche che sono generate da vulcanismo e fratture della crosta. Le onde sismiche permetteranno di mettere a punto una sorta di ‘radiografia‘ di Marte che ne rivelerà il cuore.

Intanto Nasa ed Esa hanno firmato un accordo per esplorare la possibilità di portare sulla Terra campioni di Marte. L’impresa non è facile: richiederebbe più missioni e il lancio da Marte, mai fatto prima. Una prima missione, la Mars 2020 della Nasa, prevede un rover destinato a raccogliere campioni e sistemarli in 31 piccoli contenitori. Quasi contemporaneamente, il rover europeo ExoMars, il cui arrivo è previsto nel 2021, perforerà la superficie per cercare prove di vita e raccogliere campioni. Un altro rover più piccolo dovrebbe atterrare successivamente per prendere in ‘consegna’ il materiale raccolto, sistemarlo in un contenitore grande quanto un pallone da calcio e collocarlo sul razzo Mars Ascent Vehicle (Mav). Questo dovrebbe effettuare il primo decollo da Marte e portare il contenitore nell’orbita del pianeta rosso. Una quarta missione dovrebbe inviare un veicolo nell’orbita di Marte per recuperare i campioni e portarli a Terra.

 
  

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