lunedì 27 aprile 2015

Le finalità della missione Aida - la deviazione degli asteroidi-

LA  MISSIONE  AIM
Un gruppo d’ingegneri ha recentemente iniziato la progettazione preliminare dei contenuti della missione Asteroide Mission Impact
AIM-strumenti
dell'ESA nella quale sono compresi nella costruzione di questi mezzi d’indagine anche quella di un lander. Se la missione verrà portata a compimento il “touchdown” si verificherebbe alla fine del 2022.
Il lander che deve atterrare sull’ asteroide è in fase di studio da parte del Centro aerospaziale tedesco DLR, ed è noto come mobile Asteroid Surface Scout-2, o mascotte-2.  
è già in volo, portato avanti da Hayabusa-2 ,
HAyabusa-Mascot 1
una missione spaziale finanziata del Giappone, che è stato lanciato il 3 dicembre 2014, per sbarcare sul suo asteroide di destinazione entro il 2018
.
Quello che segue permette di saperne di più sui progetti legati alla missione AIM.
La Missione Impact Asteroid (AIM) è una piccola missione ESA che prevede l’ opportunità di esplorare e dimostrare l’efficacia di nuove tecnologie per le future missioni, durante l'esecuzione di indagini scientifiche su un asteroide binario e di affrontare, quindi anche il delicato tema della difesa planetaria.
In questo quadro, i principali obiettivi dell’ appuntamento per la navicella AIM con l’asteroide sono:
  • Caratterizzare i componenti primari e secondari di un asteroide binario, Didimo, analizzando la sua struttura, di massa, le proprietà geofisiche, di superficie e sottosuolo dinamico.
  • Dimostrare nello spazio profondo l’efficienza della tecnologia di comunicazione ottica e creare una rete di comunicazione inter-satellitare con Cube Sats e un lander.
  • Distribuire un lander sugli asteroidi Didimo secondario in modo da percepire i suoni della sua struttura interna.
AIM come parte di AIDA

La Missione Impact Asteroid (AIM) fa parte del progetto ESA  che accomuna sulla valutazione d'impatto asteroide & Flessione (AIDA)
 , il Centro Aerospaziale Tedesco (DLR), l'Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), la NASA, e la Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHU / APL).
Il doppio Test di rinvio Asteroide (DART), una missione che verrà effettuata dalla NASA, è la seconda componente di AIDA. È costituita da un unica navicella, il dispositivo di simulazione, che dovrà colpire il membro più piccolo di un sistema di asteroidi binari, al fine di cambiare il suo periodo orbitale. Questo evento d’impatto è l'occasione per un veicolo spaziale di fare osservazione e raccogliere dati sulla deflessione degli asteroidi e sulla possibile alterazione di altre caratteristiche fisiche degli asteroidi, causate dall'impatto.
Quando AIM verrà gestito insieme con DART, la missione comprende obiettivi complementari: determinare la quantità di moto causato da un urto di DART misurando lo stato dinamico di Didimo dopo l'impatto e l'immagine del cratere risultante;monitorare l'ambiente polvere prima e dopo l'impatto, in funzione del tempo per consentire la risposta impatto dell'oggetto e quanto viene derivato in funzione delle sue proprietà fisiche. Inoltre, AIM sarà in una posizione ideale per analizzare l'immagine del pennacchio di eiezione, causato dall'impatto, che fornirà dati preziosi per validare i modelli di possibile impatto.



IL-2 e farmaci anticorpali efficaci contro il melanoma adesso nei topi

Stimolando entrambi rami principali del sistema immunitario, ricercatori  del MIT sono stati in grado di arrestare la crescita di una forma molto aggressiva di melanoma nei topi.

Il sistema immunitario umano è pronta a entrare in azione al primo segno di un invasore straniero, ma spesso non riesce ad eliminare i tumori che derivano dalle cellule del corpo. Biologi che studiano il cancro sperano di sfruttare questo potere non sfruttato utilizzando un approccio noto come immunoterapia del cancro.
Orchestrare un attacco immunitario con successo contro i tumori si è dimostrato finora difficile, ma un nuovo studio del MIT suggerisce che tali terapie potrebbero essere migliorate, attivando contemporaneamente entrambi i rami del sistema immunitario. Finora, la maggior parte dei ricercatori si sono concentrati su una delle due strategie: attaccare i tumori con anticorpi, che attivano il sistema immunitario innato, o stimolando le cellule T, che costituiscono la spina dorsale del sistema immunitario adattativo
.
Combinando questi approcci, la squadra MIT è stato in grado di arrestare la crescita di una forma molto aggressiva di melanoma, nei topi.
"Un anticorpo anti-tumorale è in grado di migliorare la terapia adottata da T-cellule in misura sorprendente,- afferma Dane Wittrup, professore di Ingegneria Chimica presso il MIT- queste due parti diverse della terapia immunitaria sono interdipendenti e sinergiche."
Wittrup, direttore associato di Koch Institute del MIT for Integrative Cancer Research e docente presso il Dipartimento di Ingegneria Biologica, è l'autore di un documento che descrive questo  lavoro sulla rivista Cancer Cell .Autori sono anche i laureati Eric Zhu e Cary Opel e recente destinatario di dottorato che è Shuning Gai.
Arruolare tutto il sistema immunitario
Farmaci anticorpo per il cancro, comprendono rituximab e Herceptin; si ritiene che lavorano legandosi alle proteine ​​tumorali e bloccando i segnali che inducano le cellule tumorali a dividersi in maniera incontrollata. Essi possono anche attirare l'attenzione di cellule appartenenti al sistema immunitario, come le cellule naturali killer, che possono distruggere le cellule tumorali.
Terapia adottata delle cellule T, invece, arruolano cellule T del corpo per attaccare i tumori. Miliardi di cellule T scorrono attraverso sangue della persona media in un dato momento, ciascuna specializzata per riconoscere diverse molecole. Tuttavia, molte proteine ​​tumorali non provocano l’attacco delle cellule T , quindi le cellule T vanno  rimosse dal paziente e programmate per attaccare una specifica molecola di tumore.
Wittrup ei suoi colleghi hanno fatto la scoperta che potrebbe generare due tipi di risposte immunitarie mentre stavano sperimentando il miglioramento delle prestazioni di una droga anticorpo con una molecola di segnalazione chiamata IL-2,
che aiuta a stimolare le risposte immunitarie.
Gli scienziati hanno provato questa strategia prima, e circa una dozzina di tali terapie sono passate attraverso i trial clinici di fase. Tuttavia, la maggior parte di questi sforzi sono falliti, anche se la combinazione anticorpo-IL-2 di solito funziona molto bene contro le cellule tumorali coltivate in laboratorio.
Il team del MIT si rese conto che questo fallimento potrebbe essere causato da tempi di consegna per IL-2. Quando si consegna alle cellule in un laboratorio, IL-2 funziona tutto intorno per un lungo tempo, amplificando la risposta delle cellule natural killer contro le cellule tumorali. Tuttavia, quando IL-2 viene iniettato nel flusso sanguigno di un paziente, i reni lo filtrano fuori entro un'ora.
Wittrup ei suoi colleghi hanno superato questo problema, fondendo IL-2 ad una parte di una molecola di anticorpo, che permette di circolare nel sangue molto più a lungo. Nei test su topi con una forma molto aggressiva di melanoma, i ricercatori hanno scoperto che potevano fermare la crescita del tumore, offrendo questa forma ingegnerizzata di IL-2, iniettato insieme a farmaci anticorpi, una volta alla settimana.
Sinergia immunitaria
Con  sorpresa, i ricercatori hanno scoperto che le cellule T erano la componente più importante della risposta anti-tumorale indotta dalla combinazione anticorpo-IL-2. Credono che la sinergia delle cellule e citochine IL-2-indotte, e il trattamento di anticorpi, crea un ambiente che permette alle cellule T di attaccare più efficacemente.
"La risposta anticorpale innata, guidata, crea un ambiente tale che quando le cellule T vengono iniettate, possono uccidere il tumore. In sua assenza, -dice Wittrup - le cellule tumorali stabiliscono un ambiente in cui le cellule T non funzionano molto bene ".
Le cellule chiamate neutrofili, sono considerate la  "prima linea di difesa" del sistema immunitario perché reagiscono fortemente agli invasori stranieri che entrano nella pelle attraverso un infortunio taglio o altro, sono anche sorprendentemente importanti.
"Sono una forza molto potente nel vostro sistema immunitario, ma chi valuta i processi  in immunoterapia ,- dice Zhu -. non si concentra sui neutrofili. In realtà non li considerano come uno strumento efficace. Abbiamo sviluppato l'idea che, anche se le cellule T e le cellule natural killer sono importanti, forse stiamo dimenticando una parte del sistema immunitario, che è anche molto importante e potrebbe aiutarci a raggiungere i nostri obiettivi al fine di curare i tumori."
I ricercatori hanno  scoperto che quando vengono consegnati anticorpi-IL-2, alle cellule T mirate al tumore, le cellule T “adottate” e così trasferite,hanno  ucciso cellule tumorali con molto più successo, rispetto a quando sono state consegnate solo le cellule T. Nell’80- 90 per cento dei topi, i tumori sono scomparsi completamente; anche quando le cellule tumorali sono state reiniettate nei topi mesi dopo il trattamento iniziale, il loro sistema immunitario ha distrutto le cellule, impedendo la formazione di nuovi tumori.
Il team del MIT ,ma soprattutto la dottoranda Alice Tzeng ,hanno anche scoperto che la consegna di IL-2 legato a qualsiasi tipo di anticorpi, anche se l'anticorpo non ha come bersaglio una proteina presente sulla superficie delle cellule tumorali, sarebbe capace di fermare o rallentare la crescita del tumore, soprattutto se sono stati forniti ulteriori dosi, solo di anticorpi.  I ricercatori stanno ora esplorando proteine ​​aggiuntive che potrebbero essere aggiunti alla combinazione di IL-2 e anticorpi per rendere più efficace l'immunoterapia.                                                                                                    “Nel frattempo, -dice Wittrup - semplicemente dando pazienti un'esposizione prolungata a IL-2  si potrebbe migliorare l'efficacia dei farmaci anticorpi esistenti”.


sabato 25 aprile 2015

L'orbiter indiano MOM proseguirà ancora la missione attorno al pianeta Rosso

Prime immagine di Marte catturate da MOM

La prima visita di India verso il pianeta rosso, l'Orbiter Missione Marte (MOM), potrebbe avere altri sei mesi di vita, secondo i funzionari della Indian Space Research Organization (ISRO).L’USD missione di  71 milioni dollari lanciata il 5 novembre 2013, ha già avuto una durata di sei mesi previsti, una volta in orbita. La sonda è entrata nell'atmosfera marziana il 24 settembre 2014 e avrebbe dovuto completare la sua missione il 24 marzo. Tuttavia, secondo ISRO, il 17 marzo, MOM ha 37 kg di carburante rimasto riservato, che potrebbero consentire di operare per altri sei mesi. Per gli scienziati ISRO la notizia della maggiore durata di MOM è  un momento di festeggiare per la possibilità di svolgere attività di ricerca più in profondità sui vari aspetti del Pianeta Rosso, in particolare l’atmosfera e il clima. Di recente uno dei cinque carichi utili, il sensore di metano per Marte (MSM) ha registrato la radiazione dalla superficie di Marte, che riflette la radiazione solare verso lo spazio, durante la sua caccia per trovare il metano. Stime di carburante forniti da ISRO rivelano che al momento del lancio aveva 850 kg di combustibile :un totale di 813 kg sono stati consumati per varie manovre. Ad esempio, 338,9 kg di carburante sono stati consumati durante la fase di lancio della missione. Durante la critica trans cioè  d’inserimento marziano la notte del 1 Dicembre 2013, il momento in cui è entrato il MOM-it marziano ha usato quasi 190 kg di combustibile. Per volare i quasi 680 milioni di chilometri verso il pianeta rosso difficilmente viene utilizzato combustibile. Per l'inserimento nell'orbita di Marte molto atteso il 24 settembre 2014, 249,5 kg di carburante sono stati consumati. Nel messaggio dell’ inserimento nell’ orbita di Marte quasi nessun carburante è stato consumato e l’equipe dell’ ISRO  sostiene che MOM avrebbe bisogno solo di circa 20 kg di carburante per funzionare per altri sei mesi. Questo,  vorrà dire che avrà 17 kg di carburante ancora a sinistra, anche dopo la seconda fase del periodo di sei mesi che si concluderà il 24 settembre 2015. Fonti ISRO dicono: Il budget di carburante perfetto ha permesso a MOM di rimanere operativo anche dopo la durata iniziale di sei mesi di vita, finita il 24 marzo. Dopo l’entrata di MOM nell'orbita marziana, occasionalmente una piccola quantità di carburante è stato utilizzato per eseguire correzioni di traiettoria minori. L’equipe ISRO è ottimista sull’ estensione della vita di MOM, ma comunque, pronti a riconoscere che dovranno affrontare una grande sfida durante il periodo di blackout  della comunicazione per 15 giorni dall’08 al 22 GIUGNO 2015. Il blackout di comunicazione si realizzerà perché il Sole arriverà tra la Terra e Marte bloccando la vista del pianeta rosso. Questo scenario era stato testato in prove di simulazione di missione. Secondo ISRO, durante questo periodo, MOM sarà completamente autonomo e non vi sarà alcuna comunicazione con la navicella. MOM sarà da sola e non sapremo quanto carburante si consumerà per l'esecuzione di diverse manovre. Solo dopo l’emersione dalla fase di comunicazione a causa del blackout e cioè il 22 giugno sarà valutato l'andamento principalmente per quanto riguarda il consumo di carburante e si trarrà qualche conclusione circa la durata della sua missione. C’è ottimismo sul fatto che uscirà indenne durante il blackout, perché ricordano attraversava la fascia di radiazione di Van Allen mortali, ben 39 volte, mentre in direzione di Marte non produrrà alcun impatto negativo.

venerdì 24 aprile 2015

La missione AIM con quella DART daranno indicazioni sulla possibile deflessione degli asteroidi

LA  MISSIONE  AIM
Un gruppo d’ingegneri ha recentemente iniziato la progettazione preliminare dei contenuti della missione Asteroide Mission Impact dell'ESA nella quale sono compresi nella costruzione di questi mezzi d’indagine anche quella di un lander. Se la missione verrà portata a compimento il “touchdown” si verificherebbe alla fine del 2022.
Il lander che deve atterrare sull’ asteroide è in fase di studio da parte del Centro aerospaziale tedesco DLR, ed è noto come mobile Asteroid Surface Scout-2, o mascotte-2.  
Mascot-1 è già in volo, portato avanti da Hayabusa-2 ,
una missione spaziale finanziata del Giappone, che è stato lanciato il 3 dicembre 2014, per sbarcare sul suo asteroide di destinazione entro il 2018.
Quello che segue permette di saperne di più sui progetti legati alla missione AIM.
La Missione Impact Asteroid (AIM) è una piccola missione ESA che prevede l’ opportunità di esplorare e dimostrare l’efficacia di nuove tecnologie per le future missioni, durante l'esecuzione di indagini scientifiche su un asteroide binario e di affrontare, quindi anche il delicato tema della difesa planetaria.
In questo quadro, i principali obiettivi dell’ appuntamento per la navicella AIM con l’asteroide sono:
  • Caratterizzare i componenti primari e secondari di un asteroide binario, Didimo, analizzando la sua struttura, di massa, le proprietà geofisiche, di superficie e sottosuolo dinamico.
  • Dimostrare nello spazio profondo l’efficienza della tecnologia di comunicazione ottica e creare una rete di comunicazione inter-satellitare con Cube Sats e un lander.
  • Distribuire un lander sugli asteroidi Didimo secondario in modo da percepire i suoni della sua struttura interna.
AIM come parte di AIDA

La Missione Impact Asteroid (AIM) fa parte del progetto ESA  che accomuna sulla valutazione d'impatto asteroide & Flessione (AIDA) , il Centro Aerospaziale Tedesco (DLR), l'Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), la NASA, e la Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHU / APL).
Il doppio Test di rinvio Asteroide (DART), una missione che verrà effettuata dalla NASA, è la seconda componente di AIDA. È costituita da un unica navicella, il dispositivo di simulazione, che dovrà colpire il membro più piccolo di un sistema di asteroidi binari, al fine di cambiare il suo periodo orbitale. Questo evento d’impatto è l'occasione per un veicolo spaziale di fare osservazione e raccogliere dati sulla deflessione degli asteroidi e sulla possibile alterazione di altre caratteristiche fisiche degli asteroidi, causate dall'impatto.
Quando AIM verrà gestito insieme con DART, la missione comprende obiettivi complementari: determinare la quantità di moto causato da un urto di DART misurando lo stato dinamico di Didimo dopo l'impatto e l'immagine del cratere risultante;monitorare l'ambiente polvere prima e dopo l'impatto, in funzione del tempo per consentire la risposta impatto dell'oggetto e quanto viene derivato in funzione delle sue proprietà fisiche. Inoltre, AIM sarà in una posizione ideale per analizzare l'immagine del pennacchio di eiezione, causato dall'impatto, che fornirà dati preziosi per validare i modelli di possibile impatto.



venerdì 17 aprile 2015

Il grafene: nuove frontiere nella desalinizzazione delle acque

In “Nature Nanotechnology”  viene descritta una ricerca su una nuova tecnica di desalinizzazione dell’acqua di mare utilizzando una membrana porosa fatta di grafene.
Foglio di grafene

Questo materiale è considerato rivoluzionario nel campo dell’elettronica per le sue caratteristiche ma ricerche come questa stanno dimostrando che può risultare molto utile anche in altri campi.
Nel caso della desalinizzazione, il suo uso può renderla molto più efficiente rendendo necessaria molta meno energia per ottenere acqua potabile.
Solo l’1% dell’acqua esistente sulla Terra è potabile. Il 22 marzo è stata la Giornata Mondiale dell’Acqua e in quell’occasione sono state fornite informazioni sulla gravità del problema dell’accesso all’acqua potabile in alcune parti del mondo.
Oltre 700 milioni di persone non hanno accesso ad acqua potabile e sono perciò continuamente a rischio di malattie e intossicazioni perché devono bere acque contaminate.
Desalinizzare l’acqua di mare potrebbe rappresentare un enorme aiuto, anche per l’agricoltura, aiutando varie popolazioni affamate a coltivare il cibo necessario per sopravvivere. Il problema è che la desalinizzazione è un processo che richiede molta energia e tipicamente le popolazioni che ne hanno bisogno sono le stesse che non hanno a disposizione una rete elettrica che gliela fornisca.
L’esperimento condotto negli USA, dall’Oak Ridge National Laboratory mostra che l’uso del grafene può rendere il processo di desalinizzazione molto più efficiente. Creare pori microscopici nel grafene permette di usarlo come filtro per l’acqua di mare e diventa perciò una membrana porosa che non lascia passare i sali ma solo le molecole d’acqua in maniera molto più efficiente delle tecniche oggi usate.
I fogli di grafene hanno lo spessore di un solo atomo ma sono flessibili e robusti. Le loro caratteristiche rende membrane porose di grafene eccellenti per la desalinizzazione.
Esse infatti sono più permeabili di altri polimeri rendendo più rapida la separazione dell’acqua dai sali. Il processo completo è più complesso ma la sostanza è che l’esperimento è stato un successo.

Non è la prima volta che un esperimento sfrutta queste proprietà del grafene. Nei mesi scorsi, è stato annunciato un progetto per usare questo materiale per depurare le acque inquinate da idrocarburi. Ciò dimostra che il grafene ha un potenziale davvero enorme in molti campi e potrà non solo essere alla base di una nuova generazione di apparecchiature elettroniche ma anche aumentare la qualità della vita di molte persone nel mondo.


La ricerca prosegue però e la SetCar, società rumena che lavora da 14 anni nel campo della decontaminazione e smaltimento di rifiuti pericolosi, ha testato sul campo le applicazioni di  prodotti a base di grafene, soprattutto nell’ambito delle bonifiche ambientali.
Si è partiti con la depurazione di una raffineria dismessa in Romania dove in un bacino di acqua della capacità di 16.500 m3 erano contenuti idrocarburi ad una concentrazione di 56 ppm (circa 3 gocce di olio per ogni litro di acqua) che dovevano essere portati al di sotto dei 5 ppm, come previsto dalla legge per lo scarico nei corsi d’acqua. Un prelievo totale di idrocarburi di oltre 1 tonnellata :
5 g/m3 di materiale a base di grafene utilizzato come materiale sciolto sono stati in grado di abbattere le concentrazioni di idrocarburo al di sotto di 1 ppm in soli 10 minuti di trattamento. 

sabato 11 aprile 2015

Come fanno i batteri a rubare informazioni genetiche

I ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory hanno capito il meccanismo su come i batteri  "rubano" informazioni genetiche da virus e altri invasori stranieri per usarli nel proprio sistema di memoria immunologica.
"Abbiamo dimostrato che i batteri hanno bisogno solo di due proteine ​​per facilitare questo processo, cioè CAS1 e CAS2", - dice Jennifer Doudna, biochimico della Physical Biosciences Division del Berkeley Lab- e i nostri risultati fornirebbero un modo alternativo per introdurre informazioni genetiche necessarie in una cellula umana o correggere problemi in un genoma esistente." Doudna,  lavora anche con l'Università della California (UC) Dipartimento di molecolare di Berkeley e di Biologia Cellulare e Dipartimento di Chimica, ed investiga con l'Howard Hughes Medical Institute (HHMI), è l'autore di un documento su questa ricerca. Il documento è  "L’integrasi-mediata acquisizione spacer durante CRISPR-Cas immunità adattativa." L'autore è James Nuñez, membro del gruppo di ricerca dell'Università di Berkeley di Doudna .assieme ad Amy Lee e Alan Engelman. I batteri devono affrontare l’assalto senza fine da virus e invasori avidi di acido nucleico, noti come plasmidi. Per sopravvivere a questo attacco,  batteri e archeobatteri distribuiscono una varietà di meccanismi di difesa, tra cui un sistema immunitario adattativo-tipo che ruota attorno a un gruppo di DNA noto come CRISPR. L’acronimo  sta per cluster regolarmente intervallate brevi palindromi ripetizioni. Un'unità CRISPR di DNA è costituita dalla "ripetizione" di elementi, sequenze base-pair che vanno da 30 a 60 nucleotidi di lunghezza, separati da elementi "distanziatori", sequenze variabili che sono anche costituite da 30 a 60 nucleotidi di lunghezza. Attraverso la combinazione di CRISPR e  di squadre di CRISPR associate - "Cas" - proteine, i batteri sono in grado di utilizzare piccole molecole di RNA personalizzato per mettere a tacere le parti critiche del messaggio genetico di un invasore straniero e acquisire l'immunità dalle invasioni analoghe in futuro " ricordando " le infezioni precedenti. Doudna e il suo gruppo di ricerca hanno svelato i misteri dietro la memoria immunologica basata sul CRISPR-dei batteri."Abbiamo imparato ,-dice Nuñez -che i batteri possono acquisire pezzi critici di informazioni genetiche da invasori stranieri e inserire queste informazioni nel loci CRISPR del proprio genoma, come nuovi distanziatori. Questi distanziali derivati dall’esterno ​​funzionano praticamente come un banco di memoria. Finora, tuttavia, non è conosciuto il modo come questi distanziali vengono rubati dal genoma dell’invasore straniero e trasferiti nel loci CRISPR dell'ospite. Lavorando con il batterio E. coli e utilizzando high-throughput sequencing di distanziali inseriti in vitro , Doudna, Nuñez e i loro colleghi hanno scoperto che le proteine di ​​memorizzazione - CAS1 e piccole molecole RNA, CAS2 - riconoscono sequenze ripetitive nei loci CRISPR e l’obiettivo di questi siti, per il processo di inserimento distanziale."Sequenze ripetute, -dice ancora Nuñez, in forma cruciforme di CRISPR locus DNA di un batterio ospite (a forma di croce) sono strutture che reclutano CAS1 e CAS2 al sito per l'inserimento di sequenze distanziatrici. Le strutture cruciformi indicano a CAS1 e a CAS2
CAS1 e CAS2
proprio dove collocare le sequenze distanziali da un invasore straniero, un virus o un plasmide. Quando il processo è completato, il batterio ospite è ora immune da future infezioni da quello stesso tipo di virus o plasmide."  Doudna e il suo gruppo ritengono che possa essere possibile in futuro programmare le proteine CAS1 e CAS2 ​​con una sequenza di DNA che porta le informazioni desiderate, cioè, codificare per una proteina specifica, quindi inserire questo DNA nel sito appropriato del genoma cellulare di un essere umano, utilizzando ulteriori proteine ​​CAS1 e CAS2.  "Si scopre solo ora che i batteri e gli archeobatteri ,-aggiunge infine Nuñez - hanno utilizzato proteine ​​CAS1 e CAS2 nel loro processo di immunizzazione per milioni di anni. Il nostro prossimo compito sarà quello di capire le regole alla base del processo e come applicarle alle cellule umane."


venerdì 3 aprile 2015

Come avviene la protezione dei batteri dagli antibiotici

Gli scienziati dell’Istituto di ricerca alimentare e la University of East Anglia hanno scoperto come alcuni batteri intestinali stessi e gli altri possono proteggere nell’intestino dagli antibiotici.

I batteri producono composti, chiamati cefalosporinasi, che inattivano e distruggono antibiotici, quali derivati ​​della penicillina e cefalosporine, proteggere se stessi e gli altri batteri benefici che vivono nelle immediate vicinanze. Tuttavia, possono anche dare protezione da questi antibiotici per i batteri nocivi, come la Salmonella .
L’intestino è la patria di centinaia di migliaia di miliardi di batteri, che hanno un ruolo importante nel mantenere la nostra salute. Ma un effetto collaterale di assunzione di antibiotici è che questi possono anche uccidere alcuni dei nostri batteri intestinali benefici, consentendo ai batteri nocivi di prendere piede e causare un’infezione. Suscettibilità agli antibiotici non è uniforme nelle centinaia di specie che colonizzano nostre viscere, e alcuni dei più comuni batteri, i Bacteroides , sono tra i più resistenti.
Con la scansione del genoma di ceppi di Bacteroides, batteri che vivono nell’intestino, i ricercatori hanno scoperto i geni che producono un enzima chiamato cephalospoprinase, che distrugge specificamente alcuni antibiotici. Essi hanno inoltre dimostrato che le cefalosporinasi sono esportati dalle cellule batteriche, attaccato alla superficie di pacchetti speciali chiamate vescicole di membrana esterna (OMVS).
I batteri usano OMVS di distribuire composti prodotti all’interno delle cellule batteriche al mondo esterno. Tra questi composti sono confezionati cefalosporinasi che consentono di proteggere tutti gli altri batteri che sono nello stesso ambiente contro antibiotici come ampicillina. Ciò è stato dimostrato con l’aggiunta delle OMVS-cephalosporinase contenente alle colture contenenti batteri intestinali ampicillina-sensibili, bifidobatteri breve , che di fatto li proteggeva contro le alte concentrazioni di antibiotici. Un test simile è emerso che Salmonella batteri sono stati protetti.
I ricercatori della VFR, strategicamente finanziato dalla Biotecnologia e Scienze Biologiche Research Council, ora voglio vedere se la protezione contro gli antibiotici da batteri intestinali OMVS si verifica nell’intestino stesso. Se è così, ciò avrebbe implicazioni per il modo in cui utilizziamo gli antibiotici. Sarà inoltre migliorata la nostra comprensione del crescente problema dei batteri resistenti agli antibiotici.


Mappa dei principali batteri intestinali

Parecchio lavoro per riuscire a produrre computers quantistici

Quando gli scienziati riusciranno a sviluppare un computer quantistico completo, il mondo dell'informatica subirà una rivoluzione di sofisticazione, per la velocità e l'efficienza energetica che produrrà.
Ma, prima che ciò accada, i fisici quantistici come John Martinis  professore di fisica della UC Santa Barbara , dovranno creare circuiti per sfruttare la meravigliosa abilità di calcolo promesso dal bit quantistici ("qubit"),
e compensare la sua alta vulnerabilità.
In una tappa importante, i ricercatori del Martinis Lab hanno sviluppato un circuito di qualità che auto-controlla gli errori e li sopprime, conservando lo stato (s) dei qubit 'e impregnando il sistema e una volta ottenuta l'affidabilità, questa sarà fondamentale per la costruzione di grandi computer superconduttori- quantistici.
Si scopre che mantenere qubits, abbastanza stabili da riprodurre lo stesso risultato nel tempo e più volte senza errori, è uno dei maggiori ostacoli per gli scienziati, sulla prima linea del fronte quantum-computing.
"Una delle maggiori sfide nel quantum computing è che i qubit sono intrinsecamente difettosi,- ha detto Julian Kelly, autore di un apposita ricerca - quindi, se si memorizzano alcune informazioni in loro, fanno presto a dimenticare."
A differenza dell’informatica classica, in cui esistono i bit di computer su uno dei due binari ("sì / no" o "falsi / veri") posizione, i qubit possono esistere in ogni e tutte le posizioni contemporaneamente e, in varie dimensioni. E 'questa proprietà, denominata "superpositioning," che dà  ai computer quantistici la loro fenomenale potenza di calcolo, ma è anche questa caratteristica che rende qubit inclini a "flipping", soprattutto quando si è in ambienti instabili, e quindi difficile da lavorare.
"E 'difficile  elaborare le informazioni se queste scompaiono,- ha detto Kelly - tuttavia, tale ostacolo può solo essere stato eliminato da Kelly, sostiene al riguardo, il ricercatore Rami Barends, scienziato del gruppo Austin Fowler e altri del gruppo Martinis.
Il processo di errore comporta la creazione di uno schema in cui molti qubit lavorano
Qubits al lavoro
insieme per conservare le informazioni, ha detto Kelly. Per fare questo, le informazioni sono memorizzate in diversi qubit
.
"Costruiamo un sistema di nove qubit, in grado di cercare gli errori, ha proseguito Kelly -   ma i qubit nella griglia sono responsabili della salvaguardia delle informazioni contenute nei loro vicini, in un sistema di rilevamento e correzione degli errori ripetitivo, cioè che può proteggere le informazioni appropriate e conservarle più a lungo di qualsiasi qubit a livello individuale.
"E’ la prima volta che è stato costruito un dispositivo quantum in grado di correggere i propri errori, dice Fowler - per calcoli complessi i ricercatori prevedono per un computer a vero e proprio quantum, qualcosa come un un centinaio di milioni di qubit, ma prima è necessario un sistema robusto di auto-controllo e di prevenzione degli errori”.
La chiave di questo sistema di rilevamento e correzione degli errori quantistici è uno schema sviluppato da Fowler, chiamato “codice superficie”. Utilizza informazioni di parità - la misurazione del cambiamento dei dati originali (se presente) - rispetto alla duplicazione delle informazioni originali che fa parte del processo di rilevazione di errore nei calcoli classici. In questo modo, le informazioni originali effettive conservate nei qubit rimangono inosservate.
«Non è possibile misurare uno stato quantico, che  aspetta di essere ancora quantistico,- ha spiegato Barends - in quanto l'atto stesso di misura blocca il qubit in un singolo stato e poi perde il suo potere superpositioning. Pertanto, un qualcosa di simile a un puzzle Sudoku, i valori di parità di qubit di dati in un array di qubit,sono presi da qubit di misurazione adiacenti, che essenzialmente valutano le informazioni nei qubit dati, misurandoli intorno a loro.
"Così si tirano fuori solo informazioni sufficienti per rilevare gli errori, -ha detto Kelly - ma non abbastanza per distruggere il “quantum-ness ".Questo sviluppo rappresenta il risultato del lavoro tra i migliori scienzati, dietro il fisico e il teorico in quantum computing - l'ultima stabilizzazione dei qubit e i progressi negli algoritmi dietro la logica della computazione quantistica."E 'una pietra miliare, -ha detto Barends - perché significa che le idee formulate dalle persone per decenni sono in realtà fattibili in un vero e proprio sistema."Il gruppo Martinis continua a raffinare la sua ricerca per lo sviluppo di questo nuovo importante strumento. Questo particolare correzione degli errori quantici è stato dimostrata per la protezione contro l'errore "bit-flip", tuttavia i ricercatori puntano a correggere l'errore complementare chiamato "fase-flip", oltre a gestire i cicli di correzione degli errori per periodi più lunghi e quindi vedere quali comportamenti potrebbero emergere.

Controindicazioni pesanti per la cura con antibiotici



La maggior parte delle persone hanno preso un antibiotico per curare una infezione batterica.

Ora i ricercatori della University of North Carolina e l'Università di San Diego, La Jolla, rivelano che il nostro modo di pensare spesso gli antibiotici - come semplici macchine da guerra - deve essere rivisto. Elizabeth Shank, assistente professore di biologia nel UNC-Chapel Hill College of Arts and Sciences, nonché microbiologa e immunologa della Hill School of Medicine UNC-Chapel, e Rachel Bleich, studente laureato (UNC -Chapel Hill Eshelman), non solo aggiungono una nuova dimensione al modo in cui trattiamo le infezioni, ma che potrebbe cambiare la nostra comprensione del perché, in primo luogo, i batteri producono antibiotici."Per molto tempo abbiamo pensato -ha detto Shank-, che i batteri fanno antibiotici per le nostre stesse ragioni  - perché uccidono altri batteri."Tuttavia, è anche noto che gli antibiotici possono a volte avere fastidiosi effetti collaterali, come essere stimolanti nella formazione di biofilm.
Biofilm batterico
"Shank e il suo team hanno dimostrato che questo effetto collaterale - la produzione di biofilm - non è un effetto collaterale, suggerendo che i batteri possono evolversi per produrre antibiotici al fine di produrre biofilm e non solo per le loro capacità di uccisione. I biofilm sono comunità di batteri che si formano sulle superfici, un fenomeno che i dentisti di solito riferiscono come la placca. I biofilm sono ovunque. In molti casi, il biofilm può essere utile, ad esempio quando si proteggono le radici delle piante da patogeni. Ma possono anche nuocere, per esempio, quando si formano su cateteri medici o nei tubi di alimentazione dei pazienti, causando malattie. "Non è così sorprendente che molti batteri formano biofilm in risposta agli antibiotici: li aiutano a sopravvivere un attacco, ma si è sempre pensato che questo era una risposta allo stress generale, una sorta di non-specifico effetto collaterale di antibiotici. Adesso i risultati indicano che questo non è vero. Abbiamo scoperto un antibiotico che attiva in modo molto specifico la formazione di biofilm, e lo fa in un modo che non ha nulla a che fare con la sua capacità di uccidere." Ad esempio il batterio Bacillus cereus del terreno potrebbe stimolare il batterio Bacillus subtilis per formare un biofilm in risposta ad un segnale sconosciuto secreto. B . subtilis si trova nel suolo e nel tratto gastrointestinale di esseri umani. Utilizzando la spettrometria di massa , è stato successivamente individuato il composto di segnalazione che ha indotto la produzione di biofilm come thiocillin, un membro di una classe di antibiotici chiamati antibiotici tiazolil peptidici,  prodotti da una vasta gamma di batteri. Shank e i suoi colleghi quindi sapevano che thiocillin aveva due funzioni molto specifiche e diverse, e volevano sapere come funzionava. Hanno modificato la struttura di thiocillin , eliminando l'attività antibiotica di thiocillin, ma non fermando la produzione di biofilm."Questo suggerisce ,- dice Shank- che gli antibiotici possono indipendentemente e contemporaneamente indurre la formazione di biofilm potenzialmente pericolosi in altri batteri e che tali attività possono essere attivate agendo su specifiche vie di segnalazione ". Questo genera ulteriore discussione sull'evoluzione di attività antibiotica, e il fatto che alcuni antibiotici utilizzati terapeuticamente possono indurre la formazione di biofilm in modo forte e specifico, un problema che ha vaste implicazioni per la salute umana.