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Virus Zika: identificati anticorpi con potenzialità terapeutiche e diagnostiche

Virus Zika: identificati anticorpi con potenzialità terapeutiche e diagnostiche

Un team di ricercatori dell’Istituto di Ricerca in Biomedicina (IRB, USI Università della Svizzera italiana) e della società biotech svizzera Humabs BioMed SA ha identificato da pazienti infetti con il virus Zika anticorpi monoclonali con un potenziale terapeutico e possibili nuove strategie per la diagnostica. ...  
Decifrato il linguaggio dei linfociti T, la stele di Rosetta del sistema immunitario

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Come può il nostro sistema immunitario difenderci da aggressori così diversi tra loro come virus, parassiti, funghi e tumori? Il segreto sta nel grande numero di cloni di linfociti T e B, ciascuno dei quali esprime un particolare recettore specifico. Fino a pochi anni fa, ...  
Primarie PD: sei domande per scienza e ricerca in Italia

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Sei domande per rilanciare in maniera seria il dibattito scientifico in Italia, alla vigilia delle elezioni primarie del PD e delle future elezioni politiche per la Presidenza del Consiglio Riporto l'ottima iniziativa di un nutrito gruppo di giornalisti scientifici, blogger, ricercatori ma anche studenti e semplici ...  
La riparazione dei mismatch sul DNA agisce in una definita finestra temporale

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Negli eucarioti, quel vastissimo gruppo di organismi che include anche l'uomo, indispensabile alla sopravvivenza risulta essere l'abilità di alcune proteine di riparare errori genetici che insorgono quando il DNA è replicato poco prima della divisione cellulare, e di farlo in maniera rapida ed accurata. In un ...  
La replicazione dei batteri magnetotattici: dividere le bussole

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I batteri magnetotattici sono una particolare classe di microrganismi descritti per la prima volta da Richard Blakemore negli anni 70, dotati della particolare caratteristica di orientarsi lungo le linee del campo magnetico terrestre. Tali proprietà di risposta al magnetismo probabilmente aiutano i batteri marini che vivono ...  

Svelato il mistero della talpa che non sente il dolore

19 dicembre 2011 Nessun commento

La talpa senza pelo, nativa dell’Africa Orientale,  oltre al singolare nome scientifico (Heterocephalus glaber), non manca di stravaganti caratteristiche biologiche,: vive sottoterra in condizioni di semioscurità, è priva di peli, ha un’aspettativa di vita di oltre vent’anni, caso più unico che raro tra i roditori, e non si ammala quasi mai di cancro.

Recentemente è stata svelata una sua ennesima caratteristica particolare, ovvero l’insensibilità al dolore derivante dall’acido: questo tipo di adattamento consente alle talpe di prosperare nei tunnel sotterranei che formano le loro colonie, nonostante la presenza di elevati livelli di acidità dovuti all’accumulo di anidride carbonica sprigionata alla morte degli animali.

Approfondire la conoscenza su come funzionano i pathway del dolore è un passo fondamentale per lo sviluppo di nuovi modi di trattare il dolore

dice Ewan St. John Smith, il responsabile del nuovo studio, neuroscienziato del Max Delbrück Center for Molecular Medicine di Berlino.

Primo piano della curiosa (quanto antiestetica) talpa senza pelo

Smith e i suoi colleghi avevano in precedenza scoperto che iniettando piccole quantità di acido nella zampa di una talpa senza pelo non si aveva nessuna reazione da parte dell’animale. Al contrario i topi sottoposti allo stesso trattamento immediatamente ritraevano la zampa e la iniziavano a leccare: giusto per farsi un’idea del tipo di dolore somministrato, si pensi a quello che un uomo può sentire se si versa del succo di limone su una ferita.

E’ noto che l’acido è percepito attraverso i nocicettori, una particolare classe di recettori presente sui neuroni nocicettivi, ovvero quei sensori deputati a raccogliere stimoli esterni potenzialmente dannosi per l’organismo e a trasmetterli al sistema nervoso centrale per avviare la risposta del dolore. Tali recettori sono canali ionici che “percepiscono” la presenza di acidi tramite una risposta a elevate concentrazioni di protoni (che derivano dalle condizioni acide) aprendosi e stimolando così il neurone. Smith si aspettava dunque  che analizzando i neuroni della talpa non avrebbe trovato i recettori per l’acido, oppure ne avrebbe trovata una versione non funzionale: invece è emerso che la talpa senza pelo possiede gli stessi nocicettori dei topi, e con le stesse funzionalità.

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Categorie:Biologia, Neuroscienze

I batteri possiedono un sistema immunitario acquisito

24 ottobre 2010 1 commento
Si tratta probabilmente di una delle scoperte più importanti degli ultimi dieci anni, nell’ambito della biologia molecolare.

Un nuovo studio della Rice University ha determinato un modello matematico per descrivere un sistema di immunità acquisita all’interno di batteri, capace di contrastare l’infezione di batteriofagi.

I batteriofagi sono virus che attaccano specificatamente i batteri, il loro meccanismo d’azione si basa sull’iniezione del loro genoma all’interno dell’ospite, allo scopo di riprodursi sfruttando il suo macchinario molecolare. Sembra che i batteri, però, abbiano sviluppato un sistema per immunizzarsi da alcune di queste potenziali minacce.

Ipotetico meccanismo d'azione di CRISPR

La ricerca si è concentrata sulla regione CRISPR (“clustered regularly interspaced short palindromic repeats”) del DNA batterico. Essa è composta da due tipi di sequenze: la prima, che da il nome alla regione e che inizialmente aveva catalizzato l’interesse scientifico, contiene brevi ripetizioni; nella seconda, inizialmente identificata come DNA spaziatore fra le ripetizioni, sono contenute sequenze genetiche specifiche dei fagi.

Quando una sequenza di un fago si trova nella regione CRISPR, il batterio è immunizzato dall’infezione di quel fago, in quanto diviene in grado di riconoscere e degradare il genoma virale, in maniera analoga al processo di RNA interference (RNAi) degli organismi eucariotici.

“Da una prospettiva puramente scientifica, questa ricerca ci insegna cose che non si sarebbe nemmeno potuto immaginare solo pochi anni fa, ma c’è anche un interesse applicativo in questo lavoro”, afferma Micheal Deem, professore di Biochimica, Ingegneria Genetica, Fisica e Astronomia alla Rice University.

In sostanza, la CRISPR agisce immagazzinando un insieme di frammenti dei genomi di quei virus che attaccano il batterio, immagazzinamento che avviene mediante opportuni complessi proteici che agiscono una volta entrati a contatto con materiale genetico esogeno. Quindi essa risulta essere ereditabile, quando il batterio si divide, ma anche programmabile durante la vita dell’organismo. Il CRISPR può contenere da trenta a cinquanta diversi frammenti, che implicano la resistenza nei confronti di altrettanti tipi di fago.

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Categorie:Biologia

La nuova e promettente terapia “antigenica”

22 ottobre 2010 Nessun commento
La terapia si basa sulla formazione di triple eliche di DNA e di energia luminosa per silenziare l’attività dei geni

La terapia antigenica è una innovativa strategia di trattamento che prevede l’uso di farmaci a base di DNA per localizzare con precisione dell’energia luminosa su un gene target, spegnendo così la sua attività.

Una recente review pubblicata su Oligonucleotides, una rivista peer-reviewed edita dalla Mary Ann Liebert, Inc. di New Rochelle (stato di New York), analizza le possibilità e le sfide per l’applicazione clinica di questo nuovo approccio di modulazione del DNA tramite foto-attivazione. La review è visualizzabile gratuitamente al segnente link (Site-Specific DNA Photocleavage and Photomodulation by Oligonucleotide Conjugates)

Formazione di una tripla elica di DNA mediante l'inserimento di un oligont. nel solco maggiore

Netanel Kolevzon e Eylon Yavin, della The Hebrew University of Jerusalem (Israele), descrivono nel loro articolo il meccanismo che sta dietro alla terapia antigenica e lo sviluppo di farmaci basati su TFO (acronimo per Triple Forming Oligonucleotide), capaci di inibire l’espressione genica in maniera altamente mirata e selettiva.

I TFO sono infatti oligonucleotidi (sintetici) capaci di formare una tripla elica, introducendosi nel solco maggiore della doppia elica e creando dei legami idrogeno di tipo Hoogsteen con le purine delle coppie di basi Watson-Crick¹: a differenza delle terapie antisenso già esistenti, che hanno come bersaglio l’RNA, la terapia antigenica ha quindi come target direttamente una sequenza di DNA.

Attaccando un agente fotoreattivo all’oligonucleotide TFO, e fornendo energia luminosa al sito di attacco sul genoma, il farmaco (sensibile alla luce) si attiva ed innesca una reazione di taglio o di cross-linking del DNA: tale danno al genoma, foto-indotto e sito-specifico, avrà come effetto il silenziamento del gene.

“Parecchi ostacoli si pongono davanti a questa strategia prima che possa essere applicata clinicamente” avvertono gli autori. In ogni caso, se la terapia antigenica si dimostrerà effettivamente valida “molte malattie che sono attualmente incurabili o comunque trattabili con scarsi risultati, potrebbero essere potenziali campi di applicazione di questo genere di approccio” concludono.

“Questo è un approccio ingegnoso e potenzialmente molto efficace per la regolazione mirata dell’espressione genica” dice Jhon Rossi, PhD, co-editore di Oligonucleotides e professore al Dipartimento di Biologia Molecolare del Beckman Research Institute (California)
Fonti: Tesi di dottorato in Scienze Biotecnologiche di Stefano D’Errico, Università di Napoli Federico II
Liebertpub.com

Un gene per limitare l’accumulo di Cadmio (tossico) nel riso

22 settembre 2010 Nessun commento

L’assunzione di cadmio (Cd) attraverso riso contaminato, causa di gravi e clamorose conseguenze, come la sindrome di Itai-Itai, rimane ad oggi un grande rischio per la salute umana: si pensa che la concentrazione media di cadmio nell’uomo sia in aumento, e ciò sembra legato soprattutto a contaminazioni dei suoli legate a produzioni industriali.

La malattia è stata riscontrata per la prima volta nel 1946 in una regione del Giappone, e il suo nome è dovuto agli intensi dolori reumatoidi e mialgici che provoca (“Itai itai” è infatti un grido di dolore, equivalente a “ahi ahi”). Oltre a gravi danni renali, la malattia porta anche ad alterazioni del metabolismo del calcio e del fosforo: alcuni Ca2+ delle ossa vengono sostituiti da ioni Cd2+, che possiedono la stessa carica elettrica e circa le stesse dimensioni; le ossa assumono, con il tempo, un aspetto poroso e possono fratturarsi. (Fonte)

Oltre a rigidi controlli sugli scarichi industriali di metalli pesanti nel suolo, una possibile strategia per affrontare il problema dell’assunzione di cadmio tossico per via alimentare potrebbe essere la creazione (o selezione) di varietà di riso che non siano in grado di assumere questo elemento.

In questa ottica si inserisce un nuovo studio di ricercatori giapponesi della Okayama University, che ha portato all’identificazione di un gene di riso (OsHMA3) responsabile di un basso accumulo di cadmio; tale gene è stato isolato attraverso una serie di esperimenti di incrocio tra varietà di riso a basso e alto accumulo di Cd.

Localizzazione del trasportatore Cd con anticorpi e GFP. Per i dettagli cliccare sull'immagine

Il gene in questione codifica un trasportatore appartenente alla famiglia P1B-type ATPasi, ma mostra scarsa somiglianza con altri membri. L’espressione eterologa in lievito ha mostrato che il trasportatore della varietà a basso accumulo di Cd è funzionale, mentre quello derivante dalla varietà ad alto accumulo di Cd ha perso la sua funzionalità, probabilmente a causa della mutazione di un singolo amminoacido.

Il trasportatore è espresso principalmente nel tonoplasto delle cellule della radice, con livelli simili di espressione in entrambe le varietà di riso. Una sovraespressione del gene funzionale (proveniente dalla varietà di riso “low-Cd“) genera una diminuzione selettiva dell’accumulo di Cd, ma non di altri micronutrienti, nella cariosside.

Tutti questi risultati indicano che il gene OsHMA3 proveniente dalla variante “low-Cd accumulating” limita la traslocazione del cadmio dalle radici ai tessuti superiori, sequestrandolo selettivamente all’interno dei vacuoli delle radici.

Fonte: Pnas.org

Categorie:Agronomia

Il Prozac agisce controllando i livelli di microRNA

20 settembre 2010 Nessun commento

Il tempo di risposta agli antidepressivi, come il Prozac, è attorno alle 3 settimane.

Perchè? Il meccanismo di adattamento operato dai neuroni in risposta agli antidepressivi è rimasto per molto tempo enigmatico, ma una nuova ricerca pubblicata su Science del 17 settembre 2010 getta nuova luce sui meccanismi di azione di questa classe di farmaci, in uso da più di 30 anni in tutto il mondo (anche in maniera a volte piuttosto massiccia).

Fluoxetina cloridrato, nome commerciale Prozac

Il team di ricerca di Odile Kellermann e Jean-Marie Launay, ha rivelato (per la prima volta) una sequenza di reazioni causate dal Prozac a livello neuronale, che contribuiscono ad aumentare il livello, spesso deficitario in individui depressi, di serotonina, un “messaggero” chimico essenziale per il cervello.

La serotonina (abbreviata in 5-HT, 5-idrossi-triptamina) è un neurotrasmettitore essenziale per la comunicazione tra i neuroni, ed è coinvolta in maniera specifica nel comportamento alimentare e sessuale, nel ciclo sonno-veglia, nel dolore, ansia e in generale la regolazione dell’umore.

Gli stati depressivi sono associati proprio ad una deficienza di serotonina: fin dagli anni ’60 le strategie di sintesi di farmaci antidepressivi hanno mirato all’aumento della quantità di serotonina rilasciata nello spazio sinaptico, ovvero lo spazio compreso tra due neuroni, attraverso cui si ha la mediazione chimica (da parte del neurotrasmettitore, quindi di 5-HT) dell’impulso elettrico proveniente dall’assone.

Nonostante si sappia già da parecchi anni che gli antidepressivi come il Prozac riescono ad aumentare la concentrazione di serotonina nella sinapsi attraverso il blocco del trasportatore della serotonina (SERT), che media la ricaptazione del neurotrasmettitore nella terminazione pre-sinaptica, fino ad ora ancora risultava inspiegabile il ritardo di 3 settimane nell’inizio della loro efficacia.

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Categorie:Neuroscienze

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