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Progetto "piante lumininescenti". Illumina la casa con una lampada vivente

Cresci la tua personale luce vivente

 Ti piacerebbe la sera leggere i libri alla luce di una pianta? Una possibilità non così remotamente proiettata nel futuro. 
Funghi fluorescenti del Borneo
Luis Morgado)
credit: newatlas
Chiunque abbia una minima base di biologia molecolare e biotecnologia sa che da anni sono disponibili semplici tecniche di ingegneria genetica che permettono di fare codificare ad un organismo bersaglio (siano esse cellule in coltura o organismi interi) delle proteine fluorescenti. Si tratta di proteine presenti in natura (ad esempio in medusa, pomodoro, funghi, etc) che eccitate con luce di una particolare lunghezza d'onda emettono luce a lunghezza d'onda superiore. Questo è il fenomeno della fluorescenza.
Altri tipi di proteine come la luciferasi (prodotta dalla lucciola) emettono luce mediante bioluminescenza, un termine che indica la capacità di queste proteine di trasformare chimicamente un prodotto di partenza "inattivo" in un prodotto luminescente (che non ha bisogno di luce per emetterne di propria).

I geni codificanti queste proteine hanno molteplici utilizzi nella ricerca, fra cui:
  • seguire l'espressione di una proteina "taggata", prodotta in cellule/condizioni specifiche. In quali cellule e in quali condizioni dipende dal tipo di promotore usato.
  • seguire una popolazione di cellule/proteine fluorescenti nell'organismo
  • quantificare l'attivazione di specifici pathway metabolici.
  • analizzare le cellule di interesse mediante il microscopio a fluorescenza.
  • separare le cellule di interesse mediante tecniche quali il FACS.
  • etc

Data la tecnologia e le conoscenze disponibili, qualcuno ha pensato di fare qualcosa di diverso associando il piacere di avere una pianta in casa con il risparmio della bolletta elettrica.
Antony Evans, membro del "Glowing Plant Project" ha usato tecniche standard per inserire nelle cellule di Arabidopsis thaliana (una pianta erbacea molto usata in laboratorio) geni codificanti per proteine bioluminescenti. Il risultato è la pianta mostrata nella figura sotto
Arabidopsis thaliana bioluminescente

Piante del genere (ma anche batteri modificati) potrebbero in un futuro prossimo essere addirittura usate per illuminare strade, risolvendo così gran parte dei problemi energetici di base.
Per il momento, fino a che non sarà migliorata la resa di luce, se si risiede in USA è possibile contribuire alla ricerca attraverso il crowdfunding finanziando il progetto con 40 dollari. Oltre a diventare soci si riceveranno i semi della pianta modificata. Che è una pianta da casa uguale in tutto a tutte le altre. A parte che emette luce.
Come accennato sopra nel frattempo a Cambridge altri ricercatori progettano lampade luminescenti a batteri (link a fondo pagina). 
Batteri luminescenti
Anche in questo caso niente di nuovo per chi lavora in laboratorio; ma il vivace spirito imprenditoriale anglosassone è sempre sorprendente.

(per articoli precedenti sull'argomento clicca su "piante fluorescenti" o "batteri al neon")

Altre informazioni su
- Per finanziare il progetto e avere informazioni specifiche, qui
- Lampade a batteri luminescenti, qui


Esiste il peptide della felicità?

Quali sono le basi neuronali della felicità?
Mentre lo studio dei meccanismi neurologici alla base del sentimento dell'amore nelle sue varie forme (da quello fisico all'innamoramento fino all'amore parentale) è da anni oggetto di approfondite analisi (riassunte nei topic 1 e 2), la caratterizzazione neurochimica della felicità è meno avanzata.
Per una serie di motivi importanti, fra tutti la difficoltà nel definire questo stato. Mentre una persona innamorata presenta "sintomi" pressochè universali, una persona felice (pur se Tolstoj nel suo celebre incipit considera questa persona non degna di un racconto) si caratterizza per l'assenza di sensazioni negative
La domanda "sei felice" potrebbe essere sostituita da una più generalmente valida, tipo "hai preoccupazioni o problemi che ti turbano?". Una risposta negativa è già indicativa di uno stato interiore positivo. Si potrebbe certamente obiettare che lo stato di piena felicità è qualcosa di diverso da uno stato di non infelicità. Per caratterizzarlo però bisogna stare attenti a rimuovere i fattori confondenti che rientrano nel sentimento amoroso appagato (ad esempio l'essere insieme).
Del resto la felicità pura è presente anche senza essere innamorati. Il grosso problema incontrato dai ricercatori che in passato abbiano voluto cimentarsi in questo campo era quindi definire questo stato isolandolo dai fattori contingenti. Un lavoro per niente semplice.

Ho letto quindi con interesse lo studio pubblicato su Nature Communications risultato del lavoro di un team di ricercatori della UCLA coordinato da Jerome Siegel. Nell'articolo si riferisce dei valori misurati in vivo della hypocretin (scusate ma io mi rifiuto di tradurre i termini scientifici), un neuropeptide i cui livelli aumentano considerevolmente quando i soggetti testati sono felici e decresce quando sono tristi. Più in dettaglio l'incremento del livello del peptide si ha quando si provano emozioni positive e durante i rapporti sociali.
L'insieme dei dati indica che il rilascio di questo neurotrasmettitore è in grado non solo di modificare positivamente l'umore ma anche di aumentare la capacità di risposta a stimoli esterni. Una persona "felice" è notoriamente più ricettiva di una persona triste
Una osservazione importante in quanto apre la strada a future terapie di patologie derivanti da squilibri neurochimici come la depressione.
Oltre alla hypocretin i ricercatori hanno identificato un secondo peptide ormonale coinvolto, MCH (melanin concentrating hormon). I livelli del MCH variano considerevolmente durante il ciclo sonno-veglia con valori massimi durante il sonno e minimi durante le interazioni sociali.
Interessante? Direi di si data la frequente coesistenza di narcolessia e depressione, un dato che si collega ad un precedente lavoro di Siegel che nel 2000 aveva scoperto come il cervello dei pazienti affetti da narcolessia possedesse il 95% in meno di hypocretin.

Immediata conseguenza dello studio è ipotizzare trattamenti con sostanze agoniste il MCH da usare come "sonniferi naturali", sostanze prive delle complicanze di farmaci come barbiturici e derivati. Studi clinici futuri ci diranno se e quanto questi trattamenti saranno efficaci.

Altri esperimenti condotti sui topi, e tuttora in corso, sono invece diretti a verificare se la somministrazione di hypocretin sia in grado di migliorare l'umore. Condizione che negli animali si valuta attraverso la propensione a rispondere agli stimoli esterni. Test necessari prima della sperimentazione su uomo.

Fonti
- University of California -Los Angeles, news
- Human hypocretin and melanin-concentrating hormone levels are linked to emotion and social interaction
Ashley M. Blouin et al. , Nat. Comm. 2013



Solitudine e materia grigia. Esiste un legame

Solitudine e materia grigia
Le persone sole hanno meno materia grigia nelle regioni del cervello importanti nei processi di decodifica di segnali sociali, come ad esempio l'interpretazione dello sguardo. Questo il risultato in breve di una ricerca condotta da un team dello University College of London (UCL) e pubblicata su Current Biology.
Solitudine (®emaxhealth)
Una situazione non irreversibile però grazie alla ben nota plasticità cerebrale. Lo studio suggerisce infatti che attraverso un processo formativo si possa non solo insegnare alle persone come migliorare le loro capacità sociali sviluppando le aree cerebrali "trascurate" ma soprattutto a diventare meno sole.

"Quello che abbiamo trovato è la base neurobiologica della solitudine" afferma Ryota Kanai, uno degli autori "Prima di questa ricerca l'ipotesi era che esistesse un legame tra l'essere soli e la funzionalità di quella parte del cervello legata alle emozioni e all'ansia. I risultati hanno invece mostrato che il legame è fra la solitudine e la quantità di materia grigia nella parte del cervello coinvolta nella base percezione sociale".

Analizzare la solitudine da un punto di vista neurologico vuol dire cercare il riscontro fra tale stato (continuo e non temporaneo) e quelle regioni cerebrali note per essere importanti nei processi sociali. A tale scopo il team del UCL ha analizzato il cervello di 108 adulti sani mediante una tecnica nota come morfometria basata sui voxel (VBM - voxel based morphometry). 
La VBM si basa su una scansione mediante risonanza magnetica che permette di mappare la struttura della regione in esame. Dall'analisi comparativa basata su mappature statistiche è possibile alla fine ottenere informazioni sulle specificità strutturali eventualmente associabili a particolari condizioni neuro-comportamentali.
Successivamente alla VBM i volontari sono stati sottoposti ad una serie di test psicologici per misurare il grado di solitudine e le capacità sociali.
Uno dei test usati consisteva, dopo avere visualizzato su un monitor tre facce diverse, nel valutare quale di queste avesse occhi meno allineati e dove fosse diretto (a sinistra o a destra) lo sguardo del volto analizzato. Le persone sole hanno difficoltà molto più marcate nell'individuare la direzione dello sguardo,
Superior Temporal Sulcus sinistro
Kanai et al.)

Dalla comparazione dei dati psicologici con quelli di risonanza si è dimostrato che gli individui solitari hanno meno materia grigia nella porzione posteriore sinistra del superior temporal sulcus (pSTS),  un'area implicata nella percezione sociale di base. La conferma che la solitudine è associata con la difficoltà nell'elaborazione degli stimoli sociali. Vale la pena ricordare qui che l' emisfero sinistro del cervello è specializzato nei i processi linguistici ed è coinvolto nella percezione-gestione degli eventi che si susseguono nel tempo, come ad esempio la concatenazione logica del pensiero (Fonte Riza.it).

"Il PST ha un ruolo molto importante nella percezione sociale, in quanto è una delle prime regioni ad essere attivate quando si cerca di "capire" un'altra persona"  suggerisce Kanai. "Il fatto che le persone sole abbiano meno materia grigia nel PST potrebbe essere il motivo per cui le loro abilità percettive sono scarse".
"Dallo studio non si può dire se la solitudine sia qualcosa di innato o di indotto dall'ambiente", afferma il co-autore Bahador Bahrami. "Una possibilità è che le persone meno dotate di abilità di lettura dei segnali sociali sono quelle che incontreranno le maggiori difficoltà nello sviluppare relazioni sociali".

Gli autori ipotizzano che specifiche App montate su smartphone volte ad esercitare lo sguardo dei soggetti "a rischio" potrebbero rieducare il cervello rendendolo più ricettivo agli input base della socialità.


Articoli di riferimento

- Brain Structure Links Loneliness to Social Perception
   R. Kanai et al., Current Biology, Volume 22, Issue 20, 1975-1979, 04 October 2012

- UCL, news
 

Sotto il Canada un lago primordiale. C'è vita?

Scoperto sotto una miniera canadese un lago sotterraneo isolato dal resto del mondo da 2700 milioni anni. C'è vita?

Prima di immaginarsi un ambiente quale quello descritto da Jules Verne ne "Viaggio al Centro della Terra", con animali preistorici, funghi giganteschi ed amenità simili precisiamo che non si tratta di un lago nel senso comune del termine ma di una sacca d'acqua seppure di notevoli dimensioni. Se esistano delle sacche d'aria e/o delle grotte non è al momento dato saperlo. Il dato centrale è che si tratta di un ambiente che è rimasto isolato dal mondo perlomeno dal periodo precambriano.
Al confronto il più famoso lago Vostok posto sotto la calotta antartica e vecchio di 15 milioni di anni è un giovincello (maggiori info su questo lago sono presenti sul blog greenreport e su wikipedia)
Disegno ispirato al romanzo di Verne
Trovare in tale ambiente delle forme di vita equivarrebbe a trovarsi di fronte a fossili viventi provenienti direttamente da un passato così remoto al cui confronto i dinosauri sarebbero per noi dei parenti appena scomparsi. Cercare queste forme di vita implica la messa a punto di procedure estremamente delicate per un motivo duplice. In primis le uniche forme di vita esistenti 2 miliardi di anni fa erano di tipo microbico; esistevano organismi fotosintetici ma ancora non le cellule eucariote. In secondo luogo l'analisi deve essere tale da evitare ogni forma di contaminazione biologica proveniente dal mondo contemporaneo.
Ma facciamo un passo indietro e torniamo alla notizia in sé.

In una miniera di rame e zinco posta 2400 mt sotto la regione canadese dell'Ontario è stata osservata la fuoriuscita di acqua dai buchi di perforazione. Sebbene le prime stime abbiano ipotizzato una età di soli 1,5 miliardi di anni, altri dati (ad esempio quelli relativi ai tempi di mineralizzazione) spostano l'intervallo temporale fino a 2,7 miliardi di anni. L'analisi chimica ha mostrato che la composizione acquosa è compatibile con la presenza di forme di vita primitive che si siano adattate ad utilizzare idrogeno e composti minerali delle rocce circostanti.

Acqua e gas preistorici che fuoriescono sul fondo della miniera
Secondo quanto dichiarato dai ricercatori coinvolti, lo sviluppo di tecniche idonee ad identificare queste particolari forme di vita (non basta ovviamente il microscopio…) metterebbe a disposizione strumenti utilizzabili per studiare eventuali forme di vita extra-terrestri presenti in sacche sotterranee di acqua su Marte o su Europa, una delle lune di Giove.

"Quello che abbiamo trovato è una rete interconnessa di liquidi che si trova nelle profondità del basamento cristallino del Canada [NDA. In geologia il termine basamento cristallino è usato per definire le rocce sotto una piattaforma sedimentaria , o più generalmente qualsiasi roccia al di sotto di rocce o bacini sedimentari] la cui età è dell'ordine dei miliardi di anni" afferma Chris Ballentine dell'università di Manchester, uno degli autori dello studio pubblicato sulla rivista Nature.
"La nostra scoperta è di grande interesse per i ricercatori che vogliono capire come i microbi si evolvono in condizioni di isolamento, ed è centrale per lo studio dell'origine della vita e delle condizioni, anche estreme, in cui essa può mantenersi" .
Il prelievo dell'acqua (©Moran / nature.com)
Ogni forma di vita che sia stata in grado di sopravvivere a queste condizioni è sopravvissuta nel buio totale; vale a dire in assenza di ogni processo che usi la fotosintesi come strumento per generare sostanze organiche. L'unica energia disponibile deve essere stata ricavata dall'energia chimica contenuta nelle formazioni rocciose circostanti.
Organismi in grado di vivere nelle condizioni più improbabili (dalle acque bollenti dei geyser alle fosse oceaniche, dai deserti dell'Antartide agli habitat fortemente radioattivi) sono noti da tempo e sono raggruppati nella categoria degli estremofili. Forse adesso la natura ci farà una nuova sorpresa mostrandoci delle forme di adattamento ancora più estreme.

Articolo su tematiche correlate: "I tepui terre dimenticate dal tempo?"


Fonte
- Deep fracture fluids isolated in the crust since the Precambrian era
  Holland G. et al.  Nature 497, 357–360 (16 May 2013)

In natura essere diversi non fa vivere a lungo

Spesso si sente dire che la diversità è come una spezia che ravviva mentre l'omologazione è l'anticamera del declino.
Un concetto questo sicuramente importante sia nella società che in biologia in quanto perno su cui si fonda l'evoluzione (assenza di alleli uguale assenza di selezione e quindi incapacità di adattarsi all'ambiente che varia). Tuttavia in natura vale anche una legge opposta che controbilancia l'eterogeneità, dato che il distinguersi dalla massa è l'anticamera dell'essere predati rapidamente;  i grossi agglomerati animali (mandrie di erbivori, stormi di uccelli, banchi di pesci,...) ne sono una evidenza. Se un membro di questi agglomerati si differenzia dagli altri diventa un bersaglio "visibile". Al contrario ciascun membro anonimo partecipa ad una sorta di lotteria negativa: tanti più membri tanto minore la probabilità di essere sorteggiato.
I predatori attaccano preferenzialmente individui diversi in quanto emergono dalla massa. Immaginate di seguire i movimenti di un qualsiasi membro di uno storno e immaginate ora che questo animale sia di colore diverso dagli altri; le manovre evasive e il mimetizzarsi tra gli altri perderebbe completamente di efficacia.

Un team della Università di Oxford ha pubblicato qualche tempo fa su Current Biology un lavoro centrato sull'analisi dell'effetto eccentricità (oddity effect). Gli autori si sono concentrati sul comportamento di caccia degli astori nei cieli della città di Amburgo, e sulle loro prede preferite, i piccioni selvatici.
L'astore maschio affina la propria abilità nella caccia nei primi anni di vita. Con il passare del tempo questi rapaci diventano non solo i migliori cacciatori di piccioni in circolazione, ma mostrano una  predilezione crescente (o forse dovremmo dire che hanno il lavoro facilitato) per i piccioni con colorazioni anomale.
Ovviamente tanto più abile diviene il cacciatore tanto maggiore sarà il suo successo riproduttivo, inteso come capacità di alimentare la propria nidiata. Una nidiata ben alimentata cresce più rapidamente (e in maggiore numero) e può quindi iniziare a riprodursi prima.
Ora la domanda ovvia è: se i piccioni anomali (tipicamente quelli bianchi) sono predati più facilmente, la selezione dovrebbe ridurre drasticamente il numero di questi "eccentrici". Vero! Però si è anche osservato che i piccioni tendono ad accoppiarsi preferenzialmente con controparti diversamente colorate (un termine che NON vuole essere politically correct ma semplicemente letterale).
Spiega Christian Rutz, uno degli autori "i piccioni bianchi pagano alla fine un prezzo salato per essere preferiti durante l'accoppiamento".
Lo studio proposto è interessante in quanto affronta il tema di come la strategia di caccia del predatore alteri (positivamente o negativamente) il suo successo riproduttivo.


Fonti
- University of Oxford, news
- Predator Fitness Increases with Selectivity for Odd Prey
  Curr Biol. 2012 May 8;22(9):820-4

Ritardo mentale ed epidemiologia del X fragile

Ritardo mentale è un termine generico che sottintende vari gradi di deficit mentale dovuti alle cause più disparate, dalla predisposizione genetica a fattori ambientali. Non che la semantica sia utile per chi ne soffre ma è fondamentale per lo sviluppo di trattamenti idonei; in alcuni casi il deficit congenito è conseguenza di mutazioni genetiche (sebbene a carico di geni diversi) e in altri essere il risultato di feto-tossine ambientali che vanno dall'inquinamento industriale a tossine naturali fino ad infezioni virali (ma anche batteriche, fungine, etc) spesso innocue per gli adulti ma temibili per il feto.
E' evidente quindi che qualunque considerazione su questo argomento imponga il definire in modo specifico il campo di indagine. In ambito genetico una delle cause più note è rappresentata dalla sindrome del (cromosoma) X fragile. Senza addentrarci troppo in ambito citogenetico questa sindrome è facilmente identificabile a causa della presenza di "strozzature" sul cromosoma X in metafase, alterazioni che coincidono con il gene FMR1 e che sono dovute a microamplificazioni delle triplette nucleotidiche che codificano per un determinato aminoacido (vedere qui per una descrizione generale). FMR1 codifica per una proteina necessaria per il corretto sviluppo cerebrale ed è fortunatamente estremamente adattabile strutturalmente nel senso che continua a funzionare correttamente anche in presenza di un alto numero di ripetizioni dell'aminoacido amplificato. La popolazione normale contiene da 5 a 40 ripetizioni, i portatori di una pre-mutazione hanno fra 55 e 200 triplette, mentre nella cosidetta zona grigia le triplette variano da 45 a 54.
Due considerazioni:
  • la presenza di ripetizioni facilita nuove variazioni (in positivo o negativo) nel numero di triplette a causa dello scivolamento (replication slippage) durante la fase di duplicazione del DNA; 
  • La proteina FMR1 contentente un numero di amplificazioni superiore ad una certa soglia  smette di funzionare.
Questo implica che tanto maggiore è il numero di ripetizioni e tanto maggiore è la probabilità che durante la divisione meiotica si accumulino ulteriori amplificazioni destabilizzanti la proteina. Un individuo portatore di FMR1 "pre-mutato", di per sé assolutamente sano, è più a rischio di generare una cellula germinale con una copia del gene manifestamente difettosa. Altra conseguenza è che essendo il gene localizzato sul cromosoma X la sindrome colpisce in prevalenza i maschi; i maschi hanno una sola copia del gene per cellula e se questa unica copia è difettosa ... .

Fatte queste premesse è di particolare interesse il risultato di uno studio che ha sfruttato l'enorme quantità di dati forniti dal Wisconsin Longitudinal Study (WLS) raccolti nell'arco degli ultimi 50 anni (non a caso chiamato "Happy Days"). Il gruppo coordinato da Masha Seitzer della University of Wisconsin ha utilizzato questi dati per monitorare l'evoluzione di diversi aspetti (carriera, vita, salute, educazione) correlandola con la genetica, di circa 10 mila diplomati nel Wisconsin a partire dal 1957. I dati, pubblicati a giugno 2012 su American Journal of Human Genetics, indicano che la prevalenza della pre-mutazione era di 1/151 nelle donne e di 1/468 negli uomini e l'allele della "zona grigia" era presente con frequenza di 1/35 e 1/42 nelle donne e negli uomini, rispettivamente.
Nota. Con prevalenza si intende la frequenza in una data popolazione, mentre con incidenza ci si riferisce ai nuovi casi
Una frequenza inaspettatamente alta, seconda solo a quella osservata in Israele. All'estremo opposto abbiamo gli asiatici che hanno la frequenza minore. Dato non casuale vista l'alta eterogeneità genetica negli asiatici e l'alta omogeneità genetica fra gli ebrei israeliani.

"Lo studio conferma che ci sono rischi per la salute associati alla pre-mutazione", spiega Seltzer. "Le persone con la pre-mutazione hanno una maggiore probabilità di problemi neurologici e riproduttivi. Il che equivale a dire che esiste un problema di salute pubblica, prevedibile attraverso il monitoraggio dei portatori, rendendoli consapevoli del rischio aggiunto di generare progenie malata."
 Un dato questo importante per le implicazioni di salute pubblica (e quindi dei costi prospettici) con impatto diverso a seconda del grado di omogeneità della popolazione.


 Fonte
- Fragile X gene’s prevalence suggests broader health risk
University of Wisconsin, news

Prevalence of CGG expansions of the FMR1 gene in a US population-based sample
Seltzer MM et al, Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2012 Jul;159B(5):589-97

Nella terapia dell'amebosi un nuovo capitolo della rivalutazione dei vecchi farmaci

Oramai sta diventando un mantra di questo blog riportare al grande pubblico i casi di quei farmaci che dopo anni di impiego per la patologia X mostrano di potere essere proficuamente per la malattia Y (articoli precedente qui e qui). In alcuni casi la nuova indicazione terapeutica è in grado di trasformare il farmaco da semplice gregario a blockbuster.
Non si tratta ovviamente di errori della progettazione del farmaco ma dei limiti intrinseci degli studi iniziali necessari per l'approvazione del farmaco. Studi che sono condotti su un gruppo omogeneo di pazienti. Una volta che il farmaco entra nella pratica quotidiana, esso al contrario entrerà in contatto non solo con un campione molto ampio di persone ma soprattutto uniche per bagaglio genetico e, spesso, portatrici di patologie concomitanti. 
L'osservazione ripetuta di queste interazioni, studiata nell'ambito degli studi osservazionali, permetterà di fare emergere l'effetto inatteso del farmaco. Effetto che nella maggior parte dei casi consisterà in controindicazioni e talvolta in nuove indicazioni.

Quest'ultimo è il caso emerso delle analisi condotte da team della UC San Francisco e della UC San Diego, riassunto di seguito.
L'infezione intestinale dal protozoo Entamoeba histolytica è causa della dissenteria ameboide e degli ascessi epatici associati. Un problema tutt'altro che marginale visto che porta alla morte di 70 mila persone ogni anno. Un problema aggravato dalla, ovvia essendo protozoi, inutilità della terapia antibiotica. Il trattamento d'elezione è il metronidazolo, che tuttavia presenta effetti collaterali importanti e problemi legati alla comparsa di ceppi ameboidi resistenti.

Il ciclo vitale della E. histolytica (®tufts.edu)
Il farmaco oggetto dello studio, auranofin, è ampiamente conosciuto, essendo stato approvato 25 anni anni fa dalla FDA americana, ed è utilizzato per la terapia della artrite reumatoide.
Auranofin 
Esperimenti condotti su modelli di roditori hanno mostrato una marcata diminuzione, dopo trattamento, dei danni epatici provocati dall'infezione ameboide, della dimensione degli ascessi epatici e del numero di parassiti presenti. 
Un risultato assolutamente interessante.

Fonte
- A high-throughput drug screen for Entamoeba histolytica identifies a new lead and target
 Anjan Debnath et al., Nature Medicine 18, pg 956–960 (2012)

La larva di vespa. Nasce come Alien ma e' molto piu' pulita

La vespa non è propriamente un insetto fra i più simpatici.
Oltre alla sua propensione a pungere (senza pagare dazio come avviene per l'ape), si aggiunge la modalità riproduttiva di una delle specie di vespa (Ampulex compressa) che usa un metodo degno di un film di fantascienza. Cosa fa di così terrificante? In parole semplici diciamo che usa lo scarafaggio (Periplaneta americana) come un incubatore vivente per le sue uova. Non basta. Una volta nate, le larve cominceranno a nutrirsi dello scarafaggio paralizzato, grazie alle neurotossine iniettate dalla madre al momento della deposizione delle uova (Science, 2015).
A completare il quadro la presenza insieme alle uova di virus normalmente residenti nella vespa, in grado di inibire il sistema immunitario dell'ospite, facilitando così l'incubazione delle uova (-->Polydnavirus).
L'incontro "fatale"... per il coleottero
®Dr. Gudrun Herzner
Non che io abbia particolare simpatia per gli scarafaggi. Quello che turba è la visione di tante piccole vespe che emergono in perfetto stile "Alien" dal corpo dell'insetto ancora vivo.
A parte la curiosa modalità riproduttiva, invero non rara negli insetti, il motivo di interesse è capire come facciano le larve di vespa a svilupparsi senza problemi all'interno di un ambiente "poco sano".
Il perché dell'aggetivo "poco sano" è dovuto al particolare stile di vita di questi coleotteri centrato sul nutrirsi di rifiuti organici,  che funge da accesso al loro intestino di batteri e microbi fra i più disparati. Un ottimo spazzino, fondamentale per l'equilibrio ecologico, ma ben lontano dalla culla che sceglieremmo per fare sviluppare delle uova. La domanda che nasce spontanea è allora come possano le larve nate in tale ambiente svilupparsi senza problemi.
La risposta viene da uno studio condotto da naturalisti tedeschi, pubblicato su PNAS, che mostra come durante la crescita della larva all'interno dello scarafaggio questa si adoperi attivamente a disinfettare la propria "culla", trasudando dall'apparato boccale un cocktail di sostanze chimiche antibatteriche. Un cocktail estremamente efficiente, in grado di bloccare la crescita di batteri estremamente virulenti come Serratia marcescens, molto comuni nei tessuti dello scarafaggio.

Pur essendo la famiglia delle vespe molto ampia (diverse migliaia di specie) al cui interno si annoverano specie specializzatesi nell'usare determinati insetti (falene, api, ...) come incubatori, poco si sapeva finora sul comportamento delle larve. Da qui l'origine dello studio.

E visto che nella scienza non si scarta nulla, chissà che dal cocktail scoperto non venga l'idea per qualche nuovo antibiotico, una necessità estremamente sentita nell'attuale farmacopea.

Per chi volesse vedere il video della larva che disinfetta il proprio ospite ...


Su temi simili ti potrebbe interessare l'articolo sulle --> formiche-zombie.


Fonte
- Larvae of the parasitoid wasp Ampulex compressa sanitize their host, the American cockroach, with a blend of antimicrobials.
Gudrun Herzner et al. - PNAS 2013 

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Un robot sul suolo lunare? Entro il 2015

Un robot sul suolo lunare? Dopo l'impresa di Mars Explorer una missione robotica sulla superficie lunare non dovrebbe rappresentare un ostacolo insormontabile. Se non fosse per i continui tagli al budget NASA, le foto di un Lunar Explorer sarebbero da tempo nell'album dei ricordi insieme a quelle del recente Mars Explorer. 
Come dicevo, vuoi per i soldi e vuoi per lo scarso interesse che il nostro satellite suscita dopo le missioni Apollo, sta di fatto che il suolo lunare è un territorio ancora tutto da esplorare.
Eppure la Luna ha ancora molto da dirci scientificamente e soprattutto molto da darci in termini economici.
La Luna è, nei sogni di molti, una miniera che aspetta solo che una tecnologia sufficientemente economica venga sviluppata. Il satellite è ricco di minerali e, molto cinicamente, non avrebbe vincoli ecologici legati al suo sfruttamento. Il problema è costruire una base, farci vivere delle persone e trasportare il minerale sulla Terra. Facile nei film di fantascienza ma troppo costoso nella nostra realtà.
Gli americani, che sono pragmatici e non amano gli atteggiamenti piangina da noi comuni, hanno pensato "ok! se il nostro budget non lo permette, noi apriamo ai privati premiando quelle idee/strumenti innovativi che permettano di riaprire la Missione Luna. Loro ci mettono i soldi e le idee, noi contribuiamo con il nostro know-how e diventiamo partner".
Quanto segue ne è un esempio.
®NASA
 Circa tre anni fa il satellite SELENE identificò sulla superficie lunare (vedi foto a sinistra) quello che sembrava un cratere abbastanza profondo. Analisi più dettagliate hanno successivamente fatto invece propendere per una sorta di grotta lunga circa 60 metri e profonda 80. La sua localizzazione nella regione, un tempo, vulcanica di Marius Hills fa pensare che sia l'ingresso di un tunnel lavico orizzontale, parzialmente aperto, appena sotto la superficie.
L'interesse per strutture di questo tipo è direttamente correlato al loro essere ottime soluzioni per la costruzione di basi lunari.  La copertura rocciosa potrebbe fornire una protezione naturale (quindi economica) agli esseri umani dagli accidenti causati da micrometeoriti e raggi cosmici. Inoltre una caverna lunare ha chiaramente un interesse scientifico riguardo la geologia lunare e l'origine del Sistema Solare.
Uno dei progetti per la base lunare (Courtesy Foster+Partners)
"Noi non sappiamo veramente cosa ci sia là sotto", afferma Penelope Boston, una astrobiologa del New Mexico Tech, "il tunnel ci permetterebbe di raccogliere informazioni minerarie non altrimenti accessibili dalla superficie". Una miniera in miniatura già pronta per l'uso.
E qui entra in gioco il settore privato. Con un doppio obiettivo. Se programmare nuove missioni su Marte con robot esploratori più versatili rispetto a quelli attuali (in grado ad esempio di muoversi in grotte) necessita di una pianificazione elevata (quindi esposizione finanziaria), mandare sulla Luna alcuni prototipi è decisamente meno costoso e più veloce. Del resto robot esploratori e analizzatori saranno utili anche per le future missioni marziane, dato che anche su Marte sono stati osservati buchi molto probabilmente originati da fiumi di lava. Luoghi detto per inciso dove la possibilità di trovare ghiaccio e perfino tracce organiche è meno improbabile di quanto non sia sulla superficie. 

Il team di Whittaker (®W. Whittaker.  ®Nature.com)

William Whittaker, un esperto di robotica della Carnegie Mellon University di Pittsburgh e presidente della società Astrobotic Technology, ha proposto un suo robot per una missione lunare da realizzare entro il 2015. I robot i di Whittaker hanno già effettuato missioni come scendere in un vulcano dell'Alaska e partecipare alle operazioni di bonifica del sito nucleare di Three Mile Island.
In una recente riunione tenutasi presso il NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts) quest'ultima ha accettato di investire mezzo milione di dollari per sviluppare i prototipi di Whittaker.
Il prototipo, recentemente testato in una miniera di carbone in Pennsylvania (vedi foto), verrebbe calato nel pozzo lunare, da un altro robot, in modo da analizzarne le pareti. Un modello più avanzato, in preparazione, è pensato per potersi calare da solo mediante un cavo. 
Tratto da Prometheus
(®20th Century Fox)
L'analisi del tunnel verrebbe condotta grazie ad una attrezzatura laser in grado di mappare le aree percorse. A titolo di esempio pensate ai robot esploratori del recente film Prometheus (vedi immagine del film a lato).


La NIAC contribuisce finanziariamente nello sviluppo del prototipo. E il razzo chi lo mette?
Pronto anche questo. La Astrobotic Technology ha firmato un contratto con SpaceX (un'agenzia privata di voli spaziali) per lanciare un razzo che porterà la tecnologia robotica sulla Luna. La missione è anche iscritta alla competizione Google Lunar X PRIZE, con la quale Google mette in palio 20 milioni di dollari per la prima missione finanziata da privati in grado di fare atterrare un veicolo sulla Luna, farlo spostare di almeno 500 metri ed inviare dati (fra cui video) indietro sulla Terra. Un esempio di come nei paesi evoluti il Privato abbia un ruolo fondamentale nel reperire investimenti e coagulare idee intorno a progetti scientifici. 
 
Whittaker non è nuovo a competizioni vincenti. Nel 2007 vinse il primo premio nella competizione Defence Advanced Research Projects Agency's (DARPA) - Grand Urban Challenge con una macchina completamente automatizzata (una Chevrolet Tahoe) in grado di spostarsi tranquillamente per le strade affollate della California.
La macchina vincintrice del DARPA (© 2007 Carnegie Mellon Tartan Racing )

La tecnologia di navigazione montata a bordo è simile a quella prevista per il modulo lunare. Il vantaggio è che le condizioni del traffico sulla Luna, e le possibilità di incidenti sono molto inferiori, sono di gran lunga inferiori.

Articolo successivo: missione europea su Marte.
Sullo stesso tema "Google X Prize" vedi l'aggiornamento qui.

Fonti
-  Roaming robot may explore mysterious Moon caverns
   Devin Powell, Nature 2012
-  Marius Hills sul sito della NASA, qui

Link utili

Rain Room: quando l'arte incontra la scienza

L'argomento di oggi è apparentemente un off-topic rispetto alle tematiche prettamente scientifiche affrontate in questo blog. Apparentemente off-topic però. 
Il video sotto riportato illustra una opera artistica interattiva in cui il fruitore può attraversare una stanza della pioggia (Rain Room) senza bagnarsi. Non si tratta sia chiaro di pioggia virtuale ma di acqua totalmente reale. Come sia possibile non bagnarsi è la tecnologia a dircelo. Grazie ad una rete di sensori la Rain Room "capisce" dove si trovi ad ogni istante la persona che transita per la stanza, disattivando la pioggia nella zona corrispondente giusto il tempo per permetterne il passaggio.
L'effetto è quello di attraversare un acquazzone senza bagnarsi. Peccato che l'esposizione sia da poco terminata. Una esperienza, vi assicuro, molto interessante. I video di seguito danno una idea approssimativa dell'esperienza, soprattutto a causa del numero di persone transitanti. Immaginate invece il transito di una sola persona con il muro di pioggia che si apre al suo passaggio. L'opposto, visivamente, della celeberrima nuvoletta di Fantozzi.

 



Sede dell'installazione: The Barbican (Londra), link
Autori: Random International, link

Vita di un farmaco. Da anti-ipertensivo a farmaco contro l'Alzheimer?

Progettare un farmaco è in teoria un processo lineare: una malattia; un processo metabolico alterato; un rimedio.
Non sempre è così. A volte capita che si scoprano inattese funzionalità del farmaco o durante la sperimentazione clinica (vedi l'esempio del Viagra, durante i test clinici come cardiotonico) oppure dopo anni di uso consolidato. (vedi anche post precedente qui).
Una volta che un farmaco entra nella pratica medica generale, il numero e soprattutto la varietà (genetica e patologica) di pazienti che ne fanno uso crea condizioni sperimentali "insolite" rispetto alle condizioni note. Questo spiega perché, sporadicamente, alcuni farmaci approvati (quindi valutati dagli enti regolatori come statisticamente sicuri) "improvvisamente" mostrino effetti negativi imprevisti. Spiega anche perché, sebbene più raramente, l'associazione imprevista fra una patologia concomitante a quella bersaglio permetta di scoprire funzionalità aggiuntive del farmaco. Osservazioni queste, che sono il punto di partenza per nuovi nuovi studi clinici finalizzati ad estendere l'ambito terapeutico del farmaco a nuove patologie. Specialmente se si tratta di malattie per cui non esistono terapie efficaci.
Il vantaggio dei farmaci da tempo presenti nella farmacopea è che di questi si conosce molto bene sia la finestra terapeutica, vale a dire il dosaggio in cui il rapporto beneficio/rischio è molto alto, che gli effetti derivanti dall'assunzione in condizioni non previste dal protocollo originale.
Se un farmaco di cui è noto l'eccellente profilo di tollerabilità, mostra potenziali effetti benefici in una malattia altra da quello per cui era stato progettato, allora i calici si alzano per brindare.

Il Losartan potassico, principio attivo sviluppato da  Merck & Co, è uno di questi farmaci che promette nuovi ed inattesi utilizzi. Il farmaco commercializzato in Italia come Lortaan (Merck Sharp & Dohme), Losaprex (Sigma-tau) e Neolotan (Neopharmed), è usato nella terapia della ipertensione arteriosa e dell'insufficienza cardiaca.
I dati emersi dal lavoro congiunto effettuato dalle Università di Bristol, Cambridge e Belfast, sono estremamente interessanti: il Losartan sembra rallentare il progredire del morbo di Alzheimer. Studi retrospettivi hanno infatti mostrato che le persone che hanno assunto nel corso degli anni il losartan mostravano una incidenza minore  di Alzheimer, rispetto ai soggetti che avevano assunto altri farmaci anti-ipertensivi.
 E' importante usare il condizionale: ogni utilizzo di un farmaco che sia difforme rispetto alle indicazioni per cui è stato approvato necessita di un nuovo iter di studi clinici perché venga approvato per tale scopo. La sperimentazione clinica volta a testare l'effetto protettivo del losartan rispetto all'Alzheimer inizierà a breve.
L'interesse è qui duplice:
  1. in primis manca al momento una terapia anche solo lontanamente utile per i pazienti di Alzheimer;
  2. last but not least il farmaco è già in uso da tempo, quindi sono possibili sia studi retrospettivi di efficacia che dati sulla sicurezza.
Come è possibile che un farmaco creato per combattere l'ipertensione sia utile nella terapia dell'Alzheimer? Al momento si possono solo fare ipotesi. Si sa per certo che il losartan agisce bloccando i recettori della angiotensina II, una proteina che, fra le altre cose, attiva una cascata di reazioni che bloccano il rilascio di molecole importanti per la memoria. I ricercatori britannici ritengono che il farmaco potrebbe rallentare il progredire della malattia migliorando il flusso di sangue al cervello e alterando le reazioni chimiche che generano i danni neuronali.
Dati consolidati, derivati da osservazioni condotte su uomo e in animali, mostrano che il ridotto flusso ematico al cervello è un evento precoce della malattia. Agire sul flusso ematico potrebbe quindi rallentare il progredire della malattia, purché il danno non sia tale da essere oramai irreversibile.

Lo studio clinico in partenza si chiama RADAR e coinvolgerà 230 pazienti nei prossimi due anni. Strutturato in doppio cieco, randomizzato e con controllo placebo verrà interamente finanziato dal Medical Research Council e gestito operativamente dal National Institute for Health Research.
La funzionalità del farmaco verrà testata monitorando mediante tecniche di imaging, le variazioni della massa cerebrale; massa che nei pazienti con Alzheimer diminuisce inesorabilmente con il progredire della malattia.

(altro esempio di terapia nuova da farmaco vecchio --> qui)

Fonte
- University of Bristol, news


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Articoli successivi sull'argomento "vecchi farmaci, nuove indicazioni": amebosi; Alzheimer;(1 e 2).


L'apnea del sonno e i rischi per la salute

Monitoraggio apnea del sonno
L'apnea del sonno (SDB) è un disturbo del sonno caratterizzato da pause nella respirazione. Un disturbo che oltre a rendere irregolare il sonno stesso, quindi meno riposante con conseguente stato di affaticamento cronico diurno, è indiziato di essere causa di problematiche ben più serie, tra cui una maggiore mortalità per cancro.
Questo è quanto emerge da un recente studio condotto da Javier Nieto (School of Medicine, Università del Wisconsin) presentato alla  American Thoracic Society International Conference 2012 di San Francisco.

Un dato che va ad aggiungersi a quanto già noto sull'aumentato rischio di ipertensione, malattie cardiovascolari, depressione e morte precoce (vedi il sito del U.S. Department of Health & Human Services per ulteriori informazioni).

Lo studio, svolto nell'arco di 22 anni su 1522 soggetti seguiti per le problematiche legate al sonno, ha mostrato una incidenza circa cinque volte maggiore di decessi per cancro in pazienti con grave SDB rispetto a quelli con sonno regolare. I dati, corretti per i fattori confondenti quali età, sesso, indice di massa corporea e fumo, confermano l'esistenza di una correlazione.

Il dato è inoltre in accordo con quanto si era appreso in precedenza dagli studi in laboratorio sugli animali. Ramon Farré, un ricercatore della università di Barcellona che ha collaborato allo studio, ha mostrato che l'ipossia intermittente facilita negli animali la proliferazione tumorale in modo inversamente proporzionale rispetto al peso. In altre parole l'apnea intermittente non solo favorisce la crescita del tumore ma la sua azione è molto maggiore nei topi magri rispetto ai topi obesi. La correlazione inversa peso/rischio deve invece essere ancora studiata adeguatamente nell'uomo.
"Questi risultati forniscono ulteriori indizi per aiutare la nostra comprensione della relazione tra il sonno e la salute", afferma Susan Shurin, direttrice del National Heart, Lung, and Blood Institute. "Un dato da confermare, data l'importanza della osservazione e le possibili implicazioni terapeutiche per chi soffre sia di tumore che di SDB". Il punto da sottolineare è che l'apnea del sonno di suo NON facilita l'insorgenza del cancro ma è un fattore prognostico sfavorevole qualora coesista.

Segue un servizio della emittente americana ABC sulle scoperte presentate al congresso.

video abc

http://www.nhlbi.nih.gov/health/prof/sleep/res_plan/section5/section5a.html
abcnews.go.com/)

Fonti
 - Obstructive Sleep Apnea And Cancer Mortality: Results From The Wisconsin Sleep Cohort Study
  Javier Nieto et al., American Thoracic Society International Conference Abstracts
- University of Wisconsin Health Sciences, news
- Internal Medicine News, qui


***
(aggiornamento agosto 2015)
Il lavoro pubblicato su Neuroimaging da un team della UCLA ha mostrato che l'apnea da sonno esplica la sua azione negativa sul cervello favorendo la rottura della barriera ematoencefalica, la principale difesa del cervello da patogeni e tossine. Non a caso patologie come Alzheimer, sclerosi multipla, meningite, ictus ed epilessia presentano lesioni della barriera.
Per altri dettagli vedi --> QUI

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