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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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Cosa succede quando gli animali incontrano i loro simili stampati in 3D

Nel video che vi presentiamo, ecco filmati da vicino questi comportamenti.

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Rospi e tartarughe faccia a faccia con la loro versione robot: cosa succederà durante la stagione degli amori? Ce lo mostra questo video Che ci fa questo esercito di rospi roboticistampati in 3D, in mezzo alla natura? Ce lo spiega un team di ricercatori dell’Università di Windsor, che li sta impiegando per studiare da vicino il comportamento dei loro “colleghi” in carne e ossa. E, in particolare, quello delle femmine durante la stagione riproduttiva.

Gli esperimenti prevedono di esaminare come un esemplare di sesso femminile reagisce, nella scelta del partner ideale, in presenza di due RoboToads (così sono soprannominati i finti rospi) con sfumature di colorediverse.

Uno studio simile è stato portato avanti anche su una specie di tartarughe acquatiche. In questo caso servendosi di femmine di varie dimensioni stampate in 3D, al fine di indagare quali fosse la stazza preferita dagli esemplari maschi.

 
  

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Al via in Oman l’orto “marziano” made in Italy 15 febbraio 2018

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Osservando le immagini che arrivano dalle sonde in opera su Marte, l’accostamento viene facile. La superficie del pianeta rosso somiglia infatti -temperature a parte, decisamente più fredde- a quella di molti deserti terrestri.
Allora perché non sfruttare proprio le zone più desertiche del nostro pianeta per “addestrare” uomini e mezzi alle future missioni che porteranno presumibilmente anche l’uomo a visitare questo poco ospitale ma affascinante vicino del Sistema Solare?
Proprio a questo scopo è partita ufficialmente la missione Amadee-18 in Oman, nella penisola arabica, dove fino al 28 febbraio, 5 “astronauti” condurranno 15 esperimenti riproducendo alcune delle condizioni del pianeta rosso con l’obiettivo di testare strumenti e procedure per future esplorazioni spaziali.

 

A fornire cibo fresco a questi futuri astronauti ci pensa l’Italia, con un orto ipertecnologico realizzato da Enea, Agenzia Spaziale Italiana (Asi) e Università degli Studi di Milano nell’ambito del progetto “HortExtreme”. Grazie a una rete di sensoristica avanzata, i ricercatori italiani coordineranno e monitoreranno dal Centro Enea Casaccia le attività sperimentali fino alla fine della missione, in collegamento diretto con la base.

Per la missione Amadee-18 in Oman, coordinata dall’Austrian Space Forum, i ricercatori hanno allestito, all’interno di una tenda gonfiabile, una camera di crescita e un prototipo a contenimento per l’esperimento di biologia delle piante. Conclusa la fase preliminare della missione, necessaria a fornire il supporto logistico e scientifico all’avvio della sperimentazione, i ricercatori Luca Nardi (Enea), Sara Piccirillo (Asi) e Francesco Cavaliere (Università di Milano), hanno lasciato la “Kepler Station”, il campo base installato in Oman nel deserto del Dohfar, dove è iniziata la fase dell’isolamento e della conduzione diretta degli esperimenti a cura dei 5 astronauti “analoghi” a quelli di una futura missione su Marte.

Gli esperimenti sull’orto made in Italy serviranno non solo a verificare la fattibilità dell’impianto, ma anche a comprenderne i consumi energetici, a prevederne la produttività e a selezionare delle varietà di piante che possano adeguarsi alle condizioni ambientali sia di luoghi estremi terrestri, come l’Antartide, che di pianeti lontani, come Marte.
Con l’installazione di quattro comparti dedicati alla germinazione e alla crescita, i ricercatori hanno completato il sistema verticale multilivello di coltivazione idroponica “fuori suolo”, il cosiddetto orto “marziano” di 4 metri quadri composto da 4 specie di microverdure “rosse” – amaranto, cavolo cappuccio, senape e ravanello – accuratamente selezionate tra quelle con ciclo di coltura di 15 giorni. Grazie a luci a led, atmosfera controllata e riciclo dell’acqua, le microverdure senza pesticidi né agrofarmaci, garantiranno un corretto apporto nutrizionale e un’alimentazione di alta qualità ai “membri dell’equipaggio”.

«L’infrastruttura tecnologica interna renderà possibile osservare e monitorare la crescita delle piante in ogni loro fase e fungerà da controllo remoto in caso di possibili problemi legati allo svolgimento della missione, il tutto con un ritardo temporale di circa 20 minuti tra l’invio delle trasmissioni e la ricezione delle risposte, proprio come se gli astronauti si trovassero sul suolo marziano», evidenzia Luca Nardi dell’Enea.
«L’allestimento dell’ambiente di coltura è un passaggio delicato, fondamentale per il corretto avvio dell’esperimento che ci permette di verificare l’accuratezza della prima semina e, attraverso una rete di sensoristica avanzata, di controllare le condizioni ambientali a cui saranno sottoposte le quattro colture vegetali nel prototipo», aggiunge Sara Piccirillo dell’Asi.

«La tenda gonfiabile è composta da 8 tubolari di circa 35 cm di diametro e da una trave centrale dello stesso diametro. L’assemblaggio dei moduli è stato eseguito con tecniche in grado di evitare esplosioni dovute all’aumento della pressione a causa dell’irraggiamento solare. Abbiamo installato, inoltre, un telo che consente un flusso di aria costante, 6 stabilizzatori che rendono la tenda rigida e resistente ai venti forti e 8 finestre che permettono sia l’entrata dei cavi che l’uscita dei sensori per acquisire i vari parametri dell’esperimento», conclude Francesco Cavaliere dell’Università di Milano.

Come gli astronauti delle future missioni sul Pianeta rosso, i membri dell’equipaggio, durante la fase di isolamento in Oman, seguiranno un regime alimentare composto prevalentemente da cibo in scatola, che potranno integrare con le microverdure coltivate nell’ambito dell’esperimento. Tali microverdure sono state opportunamente selezionate perché in grado di accumulare grandi quantità di sostanze minerali e fitonutrienti quali vitamine, carotenoidi e flavonoidi tra cui le antocianine, molecole a elevato potere antiossidante, per un benefico effetto antistress sulla salute.

 

 
  

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“Tornerò in Italia, perché credo che la mia ricerca possa aiutare i bambini affetti da leucemia”

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Le leucemie pediatriche rappresentano la forma di cancro infantile più diffusa. Sul loro sviluppo e su un possibile percorso per aumentare la percentuale di guarigione, si è concentrato il lavoro di Claudia Alicata, ricercatrice 33enne nata in Sicilia e partita all’estero per apprendere nuove tecniche. Ora, è pronta a ritornare in Italia, per riportare qui i frutti dei suoi studi e migliorare la selezione dei donatori di cellule staminali, al fine di aumentare la percentuale di guarigione delle leucemie infantili.

Per le leucemie ad alto rischio, infatti, l’unica terapia salvavita è il trapianto di cellule staminali ematopoietiche da donatore. Questi trapianti alle volte falliscono e la scienza non è stata ancora in grado di motivarne il perché. Per trovare una risposta la dottoressa Alicata analizzerà un gruppo di ragazzi che 5 anni fa ha ricevuto un trapianto, e i loro donatori.

 Claudia Alicata

Claudia Alicata

 

“Analizzerò i Kir, una classe di 15 geni dell’immunità che producono delle cellule afruttate per curare pazienti con la leucemia, attraverso il trapianto di cellule staminali ematopoietiche”, ha spiegato Alicata ad HuffPost, “Nonostante questi trapianti abbiano un’alta percentuale di successo, capita con una frequenza non troppo bassa che falliscano”.

Quando viene effettuata la selezione dei donatori, viene valutato se questi geni siano presenti o assenti, ma per la ricercatrice un ulteriore parametro potrebbe determinare il fallimento o successo di un’operazione: “Tutti questi geni esistono in varie forme alleliche. Avere un allele piuttosto che un altro ha un grande effetto sulla funzionalità del recettore. Noi al momento non abbiamo un sistema per sequenziare questi geni, poiché sono tra loro tutti molti simili, dunque è molto difficile operare una distinzione. Per questo motivo sono andata tre anni fa negli Stati Uniti, dove stavano attuando degli studi in merito. Adesso voglio tornare in Italia con in mano la tecnica appresa, riprendere tutti i miei pazienti di 5 anni fa e vedere se le differenze nell’esito del trapianto abbiano a che fare con la differenza allelica”.

Se le sue ipotesi venissero confermate, in futuro nella scelta di un donatore non si controllerà unicamente l’assenza o presenza dei geni Kir, ma anche la loro forma allelica, “aumentando ulteriormente la percentuale di guarigione dei bambini affetti da leucemie ad alto rischio”.

Nella sua ricerca ha creduto Fondazione Veronesi, che ha deciso di finanziare il progetto, convincendola così a ritornare qui per completare i suoi studi: “La situazione in Italia non la vedo così nera come la percepivo prima di partire. Sono andata all’estero pensando di trovare il mondo delle favole ed è vero,la ricerca è molto più finanziata e i ricercatori molto più considerati, ma credo si possa fare dell’ottima ricerca anche nel nostro paese. Sono convinta che l’Italia si stia sensibilizzando alle tematiche della salute pubblica. Ho la speranza che si possa migliorare, non sarei tornata altrimenti”

 
  

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