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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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Crediti :

le Scienze

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

Medicina

10 cose da sapere sull’arrivo della prima terapia Car-T contro i tumori

Quando si comincia, dove, come funziona, a chi serve e chi la paga, tanto per cominciare. Ecco perché l’Aifa ha deciso di dare il via libera in Italia

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Il 7 agosto 2019 è una data che resterà nella storia della farmacologiaitaliana: per la prima volta una terapia cellulare di tipo Car-T è stata approvata dall’Agenzia italiana del farmaco (l’Aifa), e perciò già entro quest’anno potrà essere messa davvero a disposizione dei pazienti oncologici che ne avranno bisogno.

Anche se per il momento sono previsti impieghi limitati e specifici, tutti relativi ai tumori ematologici, l’apertura definitiva verso questo nuovo filone terapeutico segna l’arrivo di un’opportunità in più per combattere il cancro. E lascia intendere che nel nostro paese potranno in futuro essere eventualmente approvati altri trattamenti dello stesso genere, al momento in fase di sperimentazione.

Ma in cosa consiste, nello specifico, la novità delle ultime ore? Abbiamo raccolto in 10 punti sintetici tutto quello che è utile sapere sul presente e sul prossimo futuro delle terapie Car-T in Italia.

1. Che cos’è una terapia Car-T?

In breve, si tratta di una riprogrammazione ad hoc del sistema immunitario del paziente, in modo che questo possa riconoscere e combattere le cellule tumorali. In particolare i linfociti T, che sono un tipo di globuli bianchi, vengono estratti dall’organismo del paziente, riprogrammati (ingegnerizzati) e poi reinfusi nel malato, in modo che una volta rientrati in circolo possano intercettare e attaccare tipi specifici di cellule tumorali.

Questa tecnica di frontiera è riassunta anche dall’acronimo Car, che sta per Chimeric antigen receptor (Recettore antigenico chimerico), in cui l’immagine mitologica della chimera viene sfruttata per indicare come il cuore del trattamento sia costituito dalla combinazione di un mix di porzioni di molecole diverse. Qui su Wiredavevamo già approfondito i dettagli scientifici della terapia Car-T, e un ulteriore racconto tecnico è stato pubblicato da Agi.

Come funziona la terapia genica Car-T (infografica: Malaghan Institute/Aifa)


2. Quale trattamento è stato approvato?

Il nome scientifico del trattamento che ha ricevuto l’ok di Aifa è tisagenlecleucel (non proprio semplice da pronunciare). Il processo di preparazione, che deve essere personalizzato su ciascun paziente, richiede poco più di 20 giorni per la complessa fase di ingegnerizzazione che sta tra il prelievo dei linfociti T dal malato e la loro successiva reinfusione.

Per gli addetti ai lavori il trattamento può essere indicato anche con la sigla Ctl019, mentre a livello commerciale il prodotto attualmente disponibile per il tisagenlecleucel è stato chiamato Kymriah, ed è stato messo a punto da Novartis.

3. A chi è rivolta la nuova terapia?

Al momento sono state indicate due precise categorie di pazienti che possono accedere alla terapia Car-T. Il primo caso è il linfoma diffuso a grandi cellule B (in sigla, Dlbcl), una particolare forma aggressiva di linfoma non-Hodgkin. Il trattamento è rivolto nello specifico a pazienti adulti in cui il linfoma sia refrattario o recidivante, ossia in cui si sia palesata una resistenza verso le altre terapie disponibili oppure in cui la malattia sia ricomparsa nonostante un’iniziale risposta positiva ai trattamenti standard.

L’altro gruppo di pazienti sono i bambini, i ragazzi e gli adulti under 25 colpiti da Leucemia linfoblastica acuta (Lla) alle cellule B, un particolare tipo di tumore raro che colpisce i linfociti B e che nella maggior parte dei casi non risponde alle terapie convenzionali.

4. Quando si inizia davvero in Italia?

Al momento non esiste una data esatta di riferimento, ma sarà entro poche settimane. L’iter infatti prevede, ora che è stata archiviata la fase di approvazione dell’accordo da parte dell’Aifa, la pubblicazione sulla Gazzetta Ufficiale, dopodiché la decisione sarà a tutti gli effetti operativa.

Secondo quanto è possibile pronosticare, i primi pazienti a ricevere la terapia Car-T grazie alla nuova approvazione accederanno alle cure già nel mese di settembre di quest’anno.

5. Dove avverranno i trattamenti?

Al momento non esiste una lista pubblica dei centri dove effettivamente verrà erogata la terapia Car-T. La procedura richiede che ciascuna regione individui i centri specialistici in ematologia a cui concedere l’autorizzazione per eseguire il trattamento, in modo che l’accesso sia garantito in modo quanto più possibile uniforme su tutto il territorio nazionale.

Secondo quanto riferito da Franco Locatelli dell’ospedale Bambino Gesù di Roma ad Adnkronos Salute, in Italia i centri dovrebbero essere almeno una decina, anche se non si arriverà a numeri molto più alti. Oltre a essere specializzati in onco-ematologia e dotati di personale qualificato sulle procedure necessarie per la terapia tisagenlecleucel, i centri abilitati dovranno essere dotati di una serie di infrastrutture, come per esempio un reparto di rianimazione sufficientemente attrezzato per soddisfare i requisiti richiesti per questa terapia dall’Agenzia europea per i medicinali(l’Ema).

6. Chi ha già ricevuto il trattamento?

Naturalmente, se la terapia Car-T è stata approvata da Aifa, significa che il trattamento è già stato somministrato a un numero di persone considerato sufficiente in termini di dimostrazioni di sicurezza e di efficacia del metodo. L’approvazione a livello europeo, per esempio, è arrivata già nell’agosto del 2018, e inoltre il trattamento era già disponibile in Italia grazie al canale delle cosiddette cure compassionevoli, ossia il criterio secondo cui alcuni trattamenti sperimentali (adeguatamente verificati) possono essere somministrati quando non esistono altre alternative terapeutiche disponibili.

In particolare, a oggi, solo in Italia negli ultimi anni sono già stati sottoposti alla terapia tisagenlecleucel 50 persone, tra cui 27 bambini. Di uno di questi casi, relativo al centro di onco-ematologia dell’ospedale Bambino Gesù di Roma, avevamo già raccontato la storia qui su Wired all’inizio dell’anno scorso. Tutto ciò ha portato anche alla realizzazione di 3 studi clinici in altrettanti centri italiani specializzati: l’Istituto nazionale dei tumori di Milano, la Clinica pediatrica dell’università di Milano-Bicocca e la Fondazione Monza e Brianza per il bambino e la sua mamma all’ospedale San Gerardo di Monza.

7. Quanto sono efficaci la terapie Car-T?

Anzitutto, va ricordato che le nuove terapie sono state approvate solo per i casi in cui i trattamenti convenzionali per le stesse malattie sono inesistenti o sui pazienti su cui tutti gli altri trattamenti disponibili si sono dimostrati inefficaci. Secondo quanto riferito da Repubblica, la percentuale di guarigione completa dei pazienti dopo la terapia Car-T si colloca tra il 40% e il 50% (ma si arriva fino al 55%, secondo altre stime), mentre Agi ha aggiunto che una risposta positiva, almeno parziale, riguarda oltre l’80% dei casi. Insomma, valori particolarmente alti, dato che si tratta di casi fino a ora considerati disperati, in cui cioè non esisterebbero altre opzioni di cura.

L’altra faccia della medaglia di questa ottima notizia, però, è che occorre prestare particolare attenzione agli effetti collaterali. Uno dei rischi più noti è rappresentato dalla sindrome da rilascio di citochine, una reazione avversa immediata che si può manifestare subito dopo la reinfusione dei linfociti T. Proprio per questo è stata prevista una particolare attenzione alla gestione delle eventuali complicanze.

8. Chi paga?

Questo punto rappresenta una delle novità più significative, che potrebbe fare scuola anche per il futuro della sanità. Dopo una fase di negoziazione definita “responsabile” e “collaborativa” dalle parti in causa, Aifa ha stabilito che il nostro sistema sanitario si farà carico delle cure, ma con un modello di rimborso del tutto nuovo: si tratta del cosiddetto payment at results, ossia il pagamento avverrà solo dopo aver constatato l’esito del trattamento. Il sistema di rimborsabilità è stato spiegato, in una nota, dal direttore generale di Aifa Luca Li Bassi.

9. Quanti pazienti riceveranno la terapia?

Difficile dare una quantificazione precisa, ma tutte le stime disponibili lasciano intendere che si stia parlando di qualche centinaio di pazienti all’anno in tutta Italia. Secondo le fonti di Repubblica, per esempio, il range del numero di pazienti va dai 400 ai 600, e per il Fatto Quotidiano si tratta di poco più di 500 persone, tra cui qualche decina di pazienti in età pediatrica. L’approvazione da parte di Aifa, dunque, segna un netto cambio di passo rispetto a quanto era possibile fare con la sola via delle cure compassionevoli, aumentando il numero di pazienti trattabili di quasi due ordini di grandezza.

10. Quali sono i prossimi passi?

L’approvazione di Aifa non rappresenta certo la fine di un percorso, ma solo un passo importante di un cammino ancora molto lungo. Anzitutto perché le terapie di tipo Car in fase di sviluppo sono numerose, e potenzialmente in un futuro più o meno lontano potranno essere usate non solo per curare diversi tipi di tumore, ma anche per il trattamento di malattie di altro genere, dalle neurodegenerative fino a quelle cardiovascolari. Già nei prossimi mesi sarà discussa l’approvazione in Italia di altre terapie Car-T.

L’altro aspetto, al di là dell’efficacia del singolo trattamento, è la valutazione della sostenibilità delle terapie, tanto in senso economico quanto in termini di tasso di produzione, di impatto sul sistema ospedaliero e di tollerabilità clinica per i pazienti. In altri termini, un banco di prova per valutare l’impatto delle terapie Car sul nostro sistema sanitario.





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Wired

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Medicina

Vaccini o niente scuola, il Comune di Pesaro non fa sconti

Il 10 luglio è scaduto il termine definitivo per regolarizzarsi

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Pesaro – «A differenza dei precedenti anni scolastici, in questa fase di applicazione della legge ‘a regime’, la mancata regolarità degli adempimenti vaccinali comporta la decadenza dall’iscrizione ai nidi o alle scuole dell’infanzia da settembre». Lo ha riferito l’assessore Giuliana Ceccarelli ieri in consiglio comunale, nel rispondere all’interrogazione di Lisetta Sperindei (M5S). Un’interrogazione nata su segnalazione dei genitori free vax del comitato Salute e diritti (in tanti ieri erano in aula per assistere al dibattito), secondo il quale l’Asur e i servizi educativi del Comune avrebbero forzato la legge, dandole una «interpretazione escludente»: per il comitato e Sperindei, la legge ammetterebbe l’iscrizione a nido e scuole dell’infanzia anche dietro presentazione della formale richiesta di vaccinazione all’Asur, che invece, secondo quanto riferito dal comitato, l’Asur ritiene non valida per l’ammissione ai servizi educativi.

Come ha intenzione di comportarsi il Comune? La risposta dell’assessore: «La decadenza consiste nell’estinzione di un diritto per non aver svolto determinate attività previste dalla legge nel termine stabilito». Il termine stabilito sarebbe scaduto il 10 luglio per le scuole dell’infanzia, giorno entro il quale i genitori dei bambini non in regola avrebbero dovuto depositare la documentazione comprovante l’effettuazione delle vaccinazioni, l’esonero, l’omissione, il differimento o la presentazione della formale richiesta di vaccinazione. C’è invece ancora tempo per presentae la documentazione per i nidi.

Poi l’assessore ha riferito che, il 22 luglio, il responsabile del servizio Politiche educative Valter Chiani ha interpellato il dirigente Asur del dipartimento vaccinale Marco Monaldi proprio per avere chiarimenti sulla validità della formale richiesta di vaccinazione. Questa la risposta ricevuta da Monaldi: «Il dipartimento vaccinale ha dato disposizione su Area Vasta di evadere le richieste di vaccinazione. Ha altresì disposto, onde favorire la massima possibilità di adesione al programma di recupero vaccinale, di invitare i genitori che chiedono ulteriori appuntamenti con libero accesso». In altre parole, l’Asur si sarebbe attivata per far sì che tutti i genitori realmente interessati possano adempiere all’obbligo vaccinale entro l’inizio dell’anno scolastico. Chi non adempie, come spiegato da Giuliana Ceccarelli, a settembre subirà la decadenza dell’iscrizione.

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Batterio carnivoro, muore uomo dopo un bagno. Allarme batterio mangiacarne

Batterio carnivoro uccide un uomo. Allarme batterio mangiacarne: la storia

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Batterio mangiarne o batterio carnivoro: allarme dopo la morte di un uomo. Dave Bennett, del Tennessee è deceduto a causa del Vibrio vulnificus, un batterio carnivoro che lo ha infettato mentre si trovava in vacanza nella contea di Okaloosa, in Florida.

Batterio carnivoro uccide un uomo. Allarme batterio mangiacarne: lamorte di Dave Bennett

La notizia della morte dell’uomo a causa del batterio mangiacarne è stata riportata dalla Cnn, citando notizie diffuse dalla figlia della vittima sui social network. Il batterio carnivoro fa registrare circa 80.000 casi di infezione e 100 decessi l’anno negli Stati Uniti, stando ai dati dei Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie, l’agenzia per la Salute pubblica del governo federale.

Batteri mangiacarne uccidono un uomo in 48 ore. Il contagio e i sintomi

In genere il contagio da batterio mangicarne avviene con il consumo frutti di mare crudi o poco cotti, o esponendo una ferita all’acqua di mare. Il caso mortale di David Bennet è stato quest’ultimo. I primi sintomi dell’infezione da batterio carnivoro si sono manifestati velocemente, fino a diventare una sepsi che per l’uomo si è rivelata letale. La figlia della vittima da batterio mangiacarne ha raccontato che il padre aveva un sistema immunitario indebolito a causa delle terapie contro il cancro che stava subendo da alcuni anni. «Pensavo che i batteri mangiacarne fossero una leggenda, ma non è così. Il batterio lo ha completamente distrutto in appena 48 ore » ha raccontato la figlia dell’uomo ucciso dal batterio mangiacarne, che ha voluto condividere la tragedia perché «non c’è abbastanza educazione sui batteri nell’acqua. Devono esserci cartelli segnaletici in ogni spiaggia, in ogni città e parco statale per segnalare che a causa di questi parassiti persone con ferite aperte o sistemi immunitari compromessi non dovrebbero entrare».

Batterio mangiacarne altri casi

Non è l’unico caso di batterio mangiacarne. Qualche settimana fa, nella stessa spiaggia una ragazzina di 12 anni ha contratto la fascite necrotizzante e i medici sono riusciti a salvarle per miracolo la gamba finita in cancrena. Un’altra donna, in una zona diversa della Florida è morta a causa di un’infezione provocata dai batteri mangiacarne dopo essere caduta in spiaggia: attraverso la piccola ferita ha contratto l’infezione fatale.





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