mercoledì 30 marzo 2016

L'uso controllato di staminali potrebbe correggere il morbo di Parkinson

Un team di ricercatori da Rutgers e Stanford hanno creato un nuovo modo per iniettare le cellule nervose umane sane nel cervello. Potrebbero un giorno contribuire a trattare il morbo di Parkinson e altre patologie devastanti del cervello che colpiscono milioni di persone.
La tecnologia  in questione  comporta la conversione di cellule staminali - ha detto Prabhas V. Moghe, professore di ingegneria biomedica e chimica e Biochemical Engineering alla Rutgers University - derivate dal tessuto adulto in neuroni umani. Una serie di "ponteggi" 3-D o piccole isole di fibre.
Le impalcature,  che sono carichi di buona salute, sono benefiche per i neuroni e possono sostituire le cellule malate. Sono state iniettate sperimentalmente nel cervello di topo.

"Se si possono trapiantare le cellule, -ha detto Moghe, direttore di ricerca per la scuola di ingegneria / Health Sciences Partnerships_Rutgers- in modo che imitano come queste cellule sono già configurate nel cervello, allora si è più vicini all’ottenimento che il cervello possa comunicare con le cellule che si stanno trapiantando. In questo lavoro, abbiamo fatto fornito spunti per i neuroni di rete in rapida crescita verso un modello 3-D."
Nello studio multidisciplinare, pubblicato online su Nature Communications , una dozzina di scienziati provenienti da diverse squadre Rutgers e Stanford  hanno discusso e stanno discutendo sui ponteggi 3-D e dei loro benefici potenzialmente diffusi.
I neuroni, o cellule nervose, sono fondamentali per la salute umana e il funzionamento del cervello.  I cervelli umani hanno circa 100 miliardi di neuroni, che servono come messaggeri che trasmettono segnali dal corpo al cervello e viceversa.
Moghe detto che un ponteggio 3-D, sviluppato dagli scienziati, è costituito da minuscole fibre polimeriche. Centinaia di neuroni  si allegano alle fibre e si diramano, inviando i loro segnali. Le impalcature in questione sono di circa 100 micrometri di larghezza - all'incirca la larghezza di un capello umano.
"Prendiamo parecchie di queste isole , -ha detto Moghe - e poi li iniettiamo nel cervello del topo. Questi neuroni che vengono trapiantati nel cervello in realtà sopravvissero abbastanza miracolosamente bene. In realtà, essi sopravvissero molto meglio rispetto al migliore standard delle ricerche operate in questo ambito ".
I risultati della tecnologia-ponteggio, aumentano di 100 volte la sopravvivenza cellulare rispetto ad altri metodi.
E possono  eventualmente aiutare le persone affette da morbo di Parkinson, sclerosi multipla, sclerosi laterale amiotrofica (SLA), o morbo di Lou Gehrig, malattia di Alzheimer, lesioni del midollo spinale e le lesioni cerebrali traumatiche e diversi altri traumi.
Queste malattie e condizioni spesso nascono dalla perdita di cellule cerebrali.  Il morbo di Parkinson, ad esempio, è causato dalla perdita di cellule cerebrali che producono dopamina, un neurotrasmettitore chiave. La perdita delle cellule del cervello , -secondo il National Institutes of Health- può portare al tremore nelle mani, braccia, gambe, alla mandibola e al viso; rigidità, o rigidità degli arti e del tronco; lentezza di movimento; e dell'equilibrio con  la coordinazione alterata.
Il passo successivo sarebbe quello di migliorare ulteriormente i biomateriali-ponteggio, permettendo agli scienziati di aumentare il numero di neuroni impiantati nel cervello. "Più neuroni possiamo trapiantare, - ha detto Moghe - più benefici terapeutici si possono apportare alla malattia. Vogliamo cercare di produrre molti neuroni,nel miglior modo possibile e nel minor spazio possibile."
L'idea è quella di "creare una fitta circuiti di neuroni che non solo è altamente funzionante, ma anche meglio controllabile", ha detto, aggiungendo che il test su topi con la malattia di Parkinson è in corso per vedere se migliorano o guariscono dalla malattia.
Alla fine, con continui progressi, i ricercatori potrebbero iniziare a svolgere studi nelle persone. Moghe ha stimato che ci vorranno da 10 a 20 anni per testare la tecnologia negli esseri umani.
Lo sviluppo della tecnologia e la riprogrammazione delle cellule staminali,- ha detto-, nelle impalcature è stato "un lavoro di squadra molto difficile". "Ci sono voluti molti anni per arrivare a questo punto, quindi c'era da mettere in preventivo un sacco di sudore e di fatica."


venerdì 25 marzo 2016

La missione EXO-MARS


ExoMars 2016 : video del rollout



Il razzo Proton
che ha  lanciato la navicella ExoMars 2016 durante il rollout alla piattaforma di lancio nella quale è stato spostato in posizione. Il lancio sulla verticale, è avvenuto da Baikonur, Kazakhstan.

La prima delle due missioni congiunte ESA-Roscosmos verso Marte ha iniziato un viaggio di sette mesi per il pianeta rosso, dove affronterà  i misteri irrisolti della atmosfera del pianeta che potrebbero indicare l'attuale attività geologica - o anche biologica -.
Il Trace Gas Orbiter che prevede l'ingresso,  la discesa e atterraggio del modulo Schiaparelli sono stati sollevati da un razzo Proton-M gestito dall’agenzia Roscosmos in Russia , lanciato da Baikonur, Kazakhstan.
Dopo la separazione di primo e secondo stadio del Proton, la carenatura del carico utile è stata rilasciata. La terza fase  si è separata 10 minuti dopo il decollo. Lo stadio superiore Breeze-M, con ExoMars allegato,  ha completato una serie di quattro accensioni prima che il veicolo spaziale sia stato rilasciato .I segnali dal veicolo spaziale, sono stati ricevuti presso il centro di controllo dell'ESA a Darmstadt, in Germania, tramite la stazione di monitoraggio a terra di Malindi in Africa: lancio pienamente riuscito e sonda è in buona salute.
 Le ali solari dell’orbiter si sono aperte e il Trace Gas Orbiter col modulo Schiaparelli  viaggiano verso Marte.
"E 'stata una lunga procedura per ottenere -afferma Johann-Dietrich Woerner, direttore dell'ESA Generale-  prima la missione  e che ExoMars, si posizionasse sulla piattaforma di lancio.Grazie al duro lavoro e la collaborazione dei nostri team internazionali, ora è alla nostra portata una nuova era di esplorazione di Marte  ".

L'incapsulamento di ExoMars 2016


Igor Komarov, direttore generale della Roscosmos Stato Spazio Corporation, ha dichiarato, "Solo il processo di collaborazione produce le migliori soluzioni tecniche per grandi risultati di ricerca. Roscosmos e ESA sono sicuri del successo della missione. " 
"Non stiamo solo in attesa di dati scientifici di portata mondiale -dice Alvaro Giménez, direttore  scientifico ESA- per la seconda missione ExoMars,  si muoverà con l’aggiunta della nostra competenza che deriva da osservazioni in orbita della superficie e del sottosuolo per  l’esplorazione di Marte ".
Il Trace Gas Orbiter (TGO) e Schiaparelli viaggeranno verso Marte insieme prima di separarsi il 16 ottobre ad una distanza di 900 000 km dal pianeta.Poi, il 19 ottobre, Schiaparelli entrerà nell'atmosfera marziana, scendendo verso la superficie in poco meno di sei minuti.
Schiaparelli è un componente chiave, per la discesa, e la messa a punto di tecnologie di atterraggio per future missioni. Condurrà una serie di studi ambientali durante la sua breve missione in superficie.
Ad esempio, lavorerà per ottenere le prime misurazioni di campi elettrici sulla superficie di Marte che, combinate con le misure della concentrazione di pulviscolo atmosferico, forniranno nuove intuizioni sul ruolo delle forze elettriche sul sollevamento di polvere -  in pratica l'innesco per le tempeste di polvere.
Nel frattempo, lo stesso giorno, TGO entrerà  in una orbita di forma ellittica per quattro giorni attorno a Marte, portandolo da circa 300 chilometri al suo punto più vicino, quindi a circa 96 000 km nel suo punto più lontano.
Dopo un anno di complessa 'aerobraking', cioè di manovre durante il quale il veicolo spaziale userà l'atmosfera del pianeta per abbassare la sua orbita lentamente ad una  orbita circolare 400 km, avvierà la sua missione scientifica per analizzare i gas rari nell'atmosfera.

Trace Gas Orbiter attorno a Marte

Di particolare interesse è il metano, che sulla Terra, punta a processi geologici o biologici attivi.
Uno degli obiettivi principali della missione è quello di eseguire il rilevamento di metano da parte dell'ESA Mars Express lanciato nel 2004, per comprendere i processi in gioco nella sua generazione e distruzione, con una maggiore precisione e cioè di tre ordini di grandezza in più,  riguardo le misurazioni attuate in precedenza.
TGO analizzerà anche le caratteristiche dell'immagine sulla superficie di Marte che può essere correlata a tracciare fonti  di questo gas, come ad esempio i vulcani. Inoltre, sarà in grado di rilevare i depositi di acqua-ghiaccio sepolti, che, insieme con le posizioni identificate come fonti di gas in traccia, potrebbero influenzare la scelta dei siti di atterraggio delle missioni future.
L'orbiter fungerà anche da relè di dati per la missione ExoMars seconda, che comprende una piattaforma scientifica di rover stabile  sulle superficie, prevista per il lancio nel maggio 2018, e come  data di arrivo nei primi mesi del 2019.


Nuovo lancio verso la Stazione Spaziale Internazionale per la spedizione 47-48

mercoledì 23 marzo 2016

Come uccidere i batteri con nanodischi d'oro e laser

I ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica per uccidere i batteri in pochi secondi utilizzando nano dischi di oro molto porosi e leggeri. Il metodo potrebbe in futuro aiutare gli ospedali nel trattamento di alcune infezioni comuni senza l'uso di antibiotici, e potrebbe contribuire a ridurre il rischio di diffusione di resistenza antibiotici.
"Abbiamo dimostrato che tutti i batteri, -ha detto Wei-Chuan Shih, professore del dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, Università di Houston - sono stati uccisi abbastanza rapidamente. Entro un tempo variabile da cinque a venticinque secondi. Questo è un processo molto veloce”. Gli scienziati hanno  creato nanoparticelle di oro in laboratorio sciogliendo oro, riducendo il metallo in pezzi sconnessi sempre più piccoli fino a quando la dimensione deve essere misurata in nanometri. Un nanometro equivale a un miliardesimo di metro. Un capello umano è tra 50.000 a 100.000 nanometri di diametro. Una volta miniaturizzate, le particelle possono essere realizzati in varie forme tra cui canne, triangoli o dischi. La ricerca dimostra che le nanoparticelle di oro assorbono la luce forte, convertendo i fotoni rapidamente in calore e raggiungendo temperature abbastanza calde da distruggere vari tipi di cellule vicine - tra cui le cellule del cancro e le cellule batteriche. Nel 2013, Shih e i suoi colleghi presso l'Università di Houston hanno creato un nuovo tipo di nanoparticelle discoidale oro che misurano qualche centinaio di nanometri di diametro. I dischi sono pieni di pori, -ha detto Shih- dotando le particelle del carattere spugnoso, artificio  che aiuta ed aumenta la loro efficienza di riscaldamento pur mantenendo la loro stabilità. I ricercatori hanno deciso di testare le proprietà antimicrobiche delle loro nuove nanoparticelle quando sono attivate dalla luce. Hanno fatto crescere i batteri in laboratorio tra cui E. coli e due tipi di batteri resistenti al calore che prosperano anche negli ambienti più brucianti come le sorgenti calde National Park di Yellowstone.Poi, hanno messo cellule dei batteri sulla superficie di un rivestimento monostrato dei piccoli dischi e brillavano vicino a luce infrarossa da un laser su di essi. In seguito, hanno usato i test di vitalità cellulare e le immagini SEM per vedere e stabilire qual era stata la percentuale di cellule sopravvissute alla procedura. Utilizzando una termocamera, i ricercatori hanno dimostrato che la temperatura superficiale delle particelle ha raggiunto temperature fino a 180 gradi Celsius, quasi istantaneamente. Quindi è avvenuta "l'erogazione di shock termici" nella matrice circostante. Come risultato, tutte le cellule batteriche sono stati uccise entro venticinque secondi.  E. coli si è dimostrato più vulnerabile al trattamento; tutte le sue cellule erano morte dopo solo cinque secondi di esposizione al laser. Per gli altri due tipi di batteri , -ha rimarcato Shih -  sono stati necessari ben venticinque secondi, ma questo è ancora un metodo molto più veloce rispetto ai metodi di sterilizzazione tradizionali come l’uso di acqua bollente o utilizzando forni a secco di calore, che possono richiedere da minuti a quasi un'ora per essere efficaci. Ed è "notevolmente inferiore" -scrivono i ricercatori- rispetto a quello che altri assemblamenti di nanoparticelle hanno dimostrato di valere in studi recenti. Il tempo necessario per raggiungere simili livelli di morte cellulare in tali studi varia da uno a venti minuti. Negli studi di controllo, i ricercatori hanno scoperto che né i dischi d'oro, né luce del laser da soli hanno ucciso molte cellule. La tecnica -spiega Shih- ha importanti potenziali applicazioni biomediche. Adesso, i ricercatori stanno studiando utilizzando le particelle come semplice rivestimento per cateteri per contribuire a ridurre il numero d’infezioni del tratto urinario negli ospedali."Qualsiasi tipo di procedura di luce attivata - ha detto- sarebbe molto più facile da implementare al capezzale di un paziente, invece della rimozione e sostituire potenzialmente il catetere ogni volta che ha bisogno di essere pulito.”
Un'altra potenziale applicazione che si sta esplorando è  quella d'integrare le nanoparticelle con membrane filtranti in filtri per l'acqua di piccole dimensioni,  per contribuire a migliorare la qualità dell'acqua.

Simulazione di batteri da uccidere con nanodischi d'oro e laser

martedì 8 marzo 2016

Antichi invasori virali nel nostro DNA oggi ci aiutano a combattere le infezioni



Circa l'otto per cento del nostro DNA viene da virus che hanno infettato i nostri antenati milioni di anni fa.Una nuova ricerca mostra più di una stranezza:il DNA virale attiva geni responsabili per l'avvio di una risposta immunitaria. Quando viene rimosso, il sistema immunitario innato - un primo-responder alle infezioni da patogeni compresi i virus - non funziona correttamente. Lo studio dimostra che le funzioni del DNA virale nel nostro corpo, ci aiutano  a combattere le infezioni.
Quindi circa otto per cento del nostro DNA è di origine virale: sono i resti di antiche battaglie tra virus infettivi e i nostri antenati. Questi cosiddetti virus endogeni sono spesso percepiti come un semplice stranezza senza un chiaro significato biologico . Una nuova ricerca condotta alla University of Utah School of Medicine dimostra che l'evoluzione ha riproposto alcuni di questi resti virali,utilizzandoli in armi contro il suo proprio genere.
Gli scienziati riferiscono che frammenti di DNA virale incorporati nel nostro genoma e che regolano, sono geni che funzionano come parte integrante del nostro sistema immunitario innato, la prima linea di difesa contro gli agenti patogeni, compresi i virus. Quando alcuni di questi pezzi di codice esterni vengono rimossi sperimentalmente, il sistema di difesa diventa paralizzato.
"Abbiamo dimostrato che alcuni di questi virus endogeni hanno plasmato la nostra biologia, - afferma Cédric Feschotte, professore associato di genetica umana- perchè all'interno dei genomi dei mammiferi vi sono serbatoi di DNA virale che alimentano l'innovazione del sistema immunitario innato."
La capacità del sistema immunitario innato umano di sconfiggere gli invasori stranieri dipende da una risposta ben coordinata. Al momento dell'infezione, le cellule inviano un allarme silenzioso con 
rilascio di interferoni , un segnale molecolare che attiva le cellule vicine ad attivare un arsenale di centinaia di geni che combattono gli intrusi. Analizzando  le serie disponibili di dati genomici da cellule umane, si sono scoperti migliaia di retrovirus
Immagine di retrovirus
endogeni
che sembravano essere attivati- 
disponibili ,da interferoni. Questi retrovirus crash-sbarcati nei nostri genomi molti milioni di anni fa, hanno da tempo perso la capacità di produrre particelle infettive. Un indizio ad un potenziale funzione moderna di alcuni di questi elementi di interferone-inducibili, è venuto dalla loro posizione nel genoma.Invece di essere distribuiti in modo casuale, sono stati arricchiti nei pressi di geni con note funzioni  di immunità."Questi sono stati i primi segnali  che alcuni di questi elementi possono essere veramente coinvolti nel passaggio sui geni di immunità, -dice Feschotte che ha collaborato al progetto con Nels Elde, Edward Chuong, Jane Coffin Childs - per verificare se i pezzi di DNA virale sono stati davvero importante per l'immunità. Hanno usato il gene-strumento di editing CRISPR / Cas9 in coltura cellulare. Hanno rimosso uno per uno molte di queste sequenze virali, ciascuno situati vicino,  geni  conosciuti del sistema immunitario. Nelle cellule mutanti privi del codice esterno, i geni del sistema immunitario adiacenti non potevano accendersi correttamente, in risposta all'interferone, dimostrando che essi si comportano come switch virus di derivazione. Inoltre, quando le cellule prive dell'elemento DNA virale in prossimità del gene difesa immunitaria AIM2 sono stati infettate con il virus, la loro capacità di eseguire una risposta immunitaria efficace è stato notevolmente ridotta. Nel loro insieme, i risultati indicano che il DNA antico virale è diventato importante per il montaggio di una difesa adeguata contro le infezioni virali di oggi.
Perché interruttori virus di derivazione simili sono incorporati nei pressi di numerosi geni del sistema immunitario, l'implicazione è che insieme aiutano a coordinare le nostre difese cellulari. "La risposta dell'interferone è come il sistema di allarme della cellula. Abbiamo scoperto 
,- spiega Chuong-, che alcuni dei più importanti interruttori in questo sistema sono in realtà derivati ​​da antichi virus" . Il rapporto rileva inoltre indizi che altri retrovirus endogeni possono avere in modo indipendente  cablato le risposte di interferone di altri mammiferi, potenzialmente indicando un meccanismo diffuso sottostante alle risposte immunitarie specie-specifiche.
"E 'probabile il caso che il sistema immunitario innato
, -afferma Elde-, abbia  recuperato alcuni di questi resti virali". Le difese immunitarie sono continuamente sfidati da agenti patogeni che si evolvono rapidamente e cambiano tattica di invasione. Al fine di tenere il passo, l'evoluzione ha semplicemente riattrezzato il materiale genetico che precedentemente era alimentato da virus.
"Molti virus sono entrati in origine i nostri genomi, -
dice Elde-, come parte del processo di replicazione virale ed il processo evolutivo ha girato queste presenze a nostro vantaggio."