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Comunicazione cervello-ambiente: il ruolo dei microrganismi intestinali

Un nuovo studio, coordinato dal Dipartimento di Fisiologia e farmacologia Vittorio Erspamer della Sapienza, ha individuato alcuni ceppi batterici che mediano gli effetti benefici di un ambiente arricchito sulla plasticità del sistema nervoso centrale

cervello ambiente microrganismi intestinali
Comunicazione cervello-ambiente: il ruolo dei microrganismi intestinali. Foto di 政徳 吉田

Negli ultimi anni è stato dimostrato che un ambiente arricchito dal punto di vista motorio, sensoriale e sociale può avere un effetto benefico sul sistema nervoso centrale, poiché ne favorisce la plasticità cerebrale e la funzione cognitiva.

Tuttavia, non era ancora stato indagato il possibile ruolo dei microrganismi intestinali nel mediare questi effetti benefici.

Un nuovo studio, coordinato da Cristina Limatola del Dipartimento di Fisiologia e farmacologia Vittorio Erspamer della Sapienza, ha analizzato in un modello sperimentale murino le modifiche indotte dagli stimoli ambientali – di un ambiente arricchito rispetto alle condizioni standard dello stabulario – sul microbiota intestinale e sui suoi metaboliti. Questa ricerca ha permesso di identificare alcuni ceppi batterici e i prodotti del loro metabolismo – in particolare, gli acidi grassi a catena corta – che mediano gli effetti benefici dell’ambiente arricchito sulla plasticità del sistema nervoso centrale.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Communications Biology, nasce dalla collaborazione dei dipartimenti di Fisiologia e farmacologia Vittorio Erspamer, di Chimica, di Biologia ambientale e l’NMLab della Sapienza con l’Istituto Pasteur Italia, l’Istituto italiano di tecnologia, il Cnr, l’Università di Trieste e l’IRCCS Neuromed di Pozzilli.

“Il nostro lavoro – spiega Cristina Limatola, coordinatrice dello studio – aggiunge alle attuali conoscenze due elementi fondamentali. Il primo è che le cellule microgliali – cioè le cellule del sistema nervoso centrale con funzione immunitaria – rappresentano l’interfaccia tra ambiente e segnali provenienti dal microbiota intestinale. La seconda è che i cambiamenti dell’ambiente in cui viviamo e gli stimoli che da esso riceviamo contribuiscono in modo cruciale a determinare la composizione del nostro microbiota”.

Per ottenere questi risultati è stato necessario un approccio multidisciplinare, che ha unito le competenze di neurofisiologia e metabolomica – la scienza che studia il metaboloma, ovvero l’insieme di tutti i metaboliti che partecipano ai processi biochimici di un organismo – con la metagenomica – cioè la branca della genomica che studia le comunità microbiche nel loro ambiente naturale – e la bioinformatica.

“Questa ricerca – conclude Cristina Limatola – evidenzia il ruolo del microbiota, del metaboloma, delle cellule dell’immunità innata e degli acidi grassi a catena corta nei meccanismi di comunicazione tra cervello e ambiente e apre la strada a nuove interpretazioni di questo cross-talk bidirezionale”.

Riferimenti:
Short-chain fatty acids promote the effect of environmental signals on the gut microbiome and metabolome in mice – Francesco Marrocco, Mary Delli Carpini, Stefano Garofalo, Ottavia Giampaoli, Eleonora De Felice, Maria Amalia Di Castro, Laura Maggi, Ferdinando Scavizzi, Marcello Raspa, Federico Marini, Alberta Tomassini, Roberta Nicolosi, Carolina Cason, Flavia Trettel, Alfredo Miccheli, Valerio Iebba, Giuseppina D’Alessandro, Cristina Limatola – Communications Biology (2022) https://doi.org/10.1038/s42003-022-03468-9

 

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

BAMBINI DAI 5 AGLI 11 ANNI: IL VACCINO PFIZER-BIONTECH BNT162B2 (COMIRNATY) OFFRE UNA PROTEZIONE MODERATA DALLA VARIANTE OMICRON

Lo dimostra un ampio studio appena pubblicato su The New England Journal of Medicine condotto nella più grande organizzazione sanitaria israeliana, il Clalit Health Services, in collaborazione con ricercatori dell’Università di Padova dell’Università di Harvard e dell’University College London

Lo studio è l’esito di una collaborazione internazionale tra Israele, Stati Uniti ed Europa, nell’ambito della Ivan e Francesca Berkowitz Family Living Laboratory Collaboration e del progetto VERDI, coordinato dall’Università di Padova e Fondazione Penta ONLUS e finanziato dal Programma europeo Horizon Europe.

 

Carlo Giaquinto
Carlo Giaquinto

Si tratta del primo studio di coorte sottoposto a una rigorosa valutazione critica da parte della comunità scientifica (peer review), che ha controllato le differenze tra i due gruppi di studio rispetto a numerose variabili, compresi fattori demografici, numero di patologie croniche e percezione individuale dello stato di malattia.

I risultati sono stati discussi nei giorni scorsi da ricercatori provenienti da più di 30 istituzioni scientifiche in vari Paesi del mondo, compreso Israele, Haiti, Stati Uniti, Sudafrica e Thailandia, nell’ambito dell’Assemblea Generale del progetto VERDI che si è tenuta a Padova al Museo di Storia della Medicina.

«Questo studio dal database di Clalit Health Services – dice Carlo Giaquinto, Professore Ordinario al Dipartimento di Salute della Donna e del Bambino dell’Università di Padova e Presidente della Fondazione Penta ONLUS, nonché coordinatore del progetto VERDI – mostra come i Real World Data, ovvero i dati sullo stato di salute di una popolazione raccolti nel corso della pratica medica corrente, possono essere utilizzati per fornire rapidamente una stima dell’efficacia di nuovi interventi terapeutici o profilattici, come la formulazione pediatrica del vaccino di Pfizer-BioNTech. Questi sono risultati importanti, in un contesto in cui le evidenze sull’efficacia della vaccinazione Covid-19 nella popolazione pediatrica sono limitate».

È uno dei primi grandi studi osservazionali che utilizza dati raccolti durante la pratica medica corrente, volto a valutare l’efficacia del vaccino Pfizer-BioNTech BNT162b2 (Comirnaty) nei bambini di età compresa tra 5 e 11 anni contro la variante Omicron. La ricerca ha confrontato la percentuale di effetti correlati al Covid-19 in 94.728 bambini vaccinati con un numero pari di bambini non vaccinati appaiati per 10 variabili diverse.

L’efficacia a breve termine del vaccino è risultata del 51% contro l’infezione da SARS-CoV-2 e del 48% contro la malattia sintomatica da Covid-19, sviluppata nell’intervallo di 7-21 giorni successivi alla seconda dose del vaccino. Una tendenza verso una maggiore efficacia è stata osservata nella fascia di età più bassa (5-6 anni) rispetto alla fascia di età più alta (10-11 anni) della popolazione in studio. Resta da determinare quanto questi risultati debbano essere attribuiti alla dose ridotta per la fascia d’età pediatrica e quanto invece alla capacità del vaccino di creare una risposta efficace contro il ceppo Omicron.

Studi precedenti avevano dimostrato che l’efficacia a breve termine del vaccino Pfizer-BioNTech nel prevenire il Covid-19 sintomatico da ceppo Delta era molto alta negli adolescenti e nei bambini, ma poco si sapeva della protezione nelle fasce di età più basse.

I ricercatori israeliani hanno studiato gli effetti della formulazione pediatrica del vaccino Covid-19 di Pfizer-BioNTech nel periodo compreso tra 23 novembre 2021 e 7 gennaio 2022, periodo in cui la variante Omicron (B.1.1.529) di SARS-CoV-2 è diventata dominante in Israele, uno dei primi Paesi a lanciare la campagna vaccinale per i bambini di età compresa tra 5 e 11 anni.

 

Testo e foto dall’Università degli Studi di Padova

ABELL 523: SCOPERTA UN’EMISSIONE RADIO POLARIZZATA DI DIMENSIONI MAI VISTE

Un team internazionale di scienziati guidato da ricercatrici e ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha rivelato per la prima volta un segnale polarizzato nel gas intergalattico dell’ammasso di galassie Abell 523 che si estende su scale mai osservate prima, circa ottanta volte la dimensione della Via Lattea. Questo segnale polarizzato fornisce una prova diretta della presenza di un debole ma esteso campo magnetico che pervade l’ammasso, fino alla sua periferia. Il risultato è in pubblicazione sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Abell 523 emissione radio
ammasso di galassie Abell 523: scoperta un’emissione radio polarizzata di dimensioni mai viste

Gli ammassi di galassie sono gli oggetti più grandi nell’universo a essere tenuti insieme dalla gravità e includono fino a centinaia o migliaia di galassie. Oltre che nella banda ottica e nei raggi X, gli ammassi di galassie sono studiati anche alle lunghezze d’onda radio. Le onde radio rivelano talvolta emissione diffusa che dimostra in maniera incontrovertibile la presenza di un gas di particelle che si muovono con velocità prossime a quella della luce e di un campo magnetico nel vasto spazio che separa le galassie dell’ammasso.

Se il campo magnetico intergalattico ha una struttura ordinata su scale molto estese, il segnale radio ad esso associato che viene captato dagli strumenti sulla Terra può rivelarci una sua importante caratteristica, ovvero la sua polarizzazione, che riflette il grado di ordine del campo magnetico dell’ammasso. Questa informazione permette di condurre uno studio dettagliato delle caratteristiche magnetiche del mezzo intergalattico, contribuendo ad ampliare la conoscenza dell’origine ed evoluzione del magnetismo cosmico, uno degli obiettivi chiave della radioastronomia moderna. Con questo obiettivo, il team a guida INAF ha concentrato la sua attenzione sull’ammasso di galassie denominato Abell 523, un ammasso di galassie invisibile a occhio nudo che si trova a circa 1,6 miliardi di anni luce dal Sistema solare e appare nel cielo circa a metà strada tra la costellazione di Orione e quella del Toro. Per le osservazioni sono stati usati i dati raccolti dallo Jansky Very Large Array (VLA), una rete di radiotelescopi costruita nel New Mexico, USA. Il campo di osservazione, pari a circa un grado quadrato, ha consentito di individuare una zona di emissione polarizzata senza soluzione di continuità pari a ben 80 galassie come la Via Lattea, cioè circa 8 milioni di anni luce.

“Grazie al Very Large Array (VLA) siamo riusciti ad osservare l’emissione polarizzata associata al mezzo intergalattico dell’ammasso Abell 523 e fare luce su un fenomeno altrimenti inaccessibile. L’emissione polarizzata che abbiamo scoperto si estende su scale spaziali in cui quella in intensità totale non è infatti visibile” spiega Valentina Vacca, ricercatrice dell’INAF di Cagliari e prima autrice dello studio.

“Le osservazioni in polarizzazione sono poco interessate da alcuni limiti strumentali, per gli addetti ai lavori si parla di limite di confusione, rispetto a quelle in intensità totale. A parità di tempo osservativo e risoluzione, le osservazioni in polarizzazione possono raggiungere sensibilità molto più elevate e rivelare sorgenti deboli che non sarebbero visibili altrimenti” commenta Federica Govoni, ricercatrice presso l’INAF di Cagliari e responsabile della Divisione Nazionale Abilitante per la Radioastronomia dell’INAF.

Già altri studi in passato indicavano che sarebbe stato possibile rivelare questo tipo di segnale con radiotelescopi sempre più avanzati.

“Pensavamo però di dover aspettare alcuni decenni e l’avvento dell’Osservatorio SKA. Il risultato che abbiamo ottenuto – dice Matteo Murgia, primo ricercatore dell’INAF di Cagliari – anticipa i tempi e dimostra che questo tipo di studi può essere già svolto con gli strumenti attuali”.

Lo studio è accettato per la pubblicazione nell’articolo “Puzzling large-scale polarization in the galaxy cluster Abell 523” di Valentina Vacca, Federica Govoni, Matteo Murgia, Richard A. Perley, Luigina Feretti, Gabriele Giovannini, Ettore Carretti, Fabio Gastaldello, Filippo Cova, Paolo Marchegiani, Elia Battistelli, Walter Boschin, Torsten A. Ensslin, Marisa Girardi, Francesca Loi e Federico Radiconi sul sito web della rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

 

Testo e foto dall’Ufficio stampa Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF

TUTELA DELLA BIODIVERSITÀ: QUANDO PIANTE E HABITAT FANNO LA DIFFERENZA

La conservazione della biodiversità può essere più efficace se orientata verso la tutela dell’intero habitat piuttosto che delle singole specie. Questo perché sono meno condizionati da preferenze soggettive legate a diversi fattori, tra i quali i bias di preferenza soggettiva

 

Quali sono i fattori che determinano le modalità di finanziamento nella tutela delle specie vegetali protette e dei loro habitat? Con lo studio “Dimension and impact of biases in funding for species and habitat conservation”, pubblicato sulla rivista Biological Conservation, i ricercatori del Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi dell’Università di Torino, in collaborazione con il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) sede di Verbania-Pallanza, l’Università di Helsinki, l’Università di Minho e il Dipartimento per la Ricerca e il Monitoraggio del Parco Nazionale Svizzero, hanno cercato di rispondere a questa domanda sfruttando i dati disponibili per i progetti LIFE, il principale programma di finanziamento per la conservazione della natura messo in atto dall’Unione Europea.

Tra il 1992, anno di fondazione del progetto LIFE, e il 2020, le specie animali hanno ricevuto un finanziamento in euro triplo (oltre 2 miliardi di euro) rispetto alle piante (690 milioni). Ma anche tra le piante sono evidenti diverse delle disparità. Alcune specie, come le orchidee, ricevono moltissimi fondi (circa un milione di euro a specie) e attenzioni, mentre le specie con una distribuzione più “nordica” o con areali più grandi, sono più finanziate. Anche il fattore estetico, ad esempio il colore dei fiori è importante: le specie con fiori blu/viola sono più finanziate; al contempo, il rischio di estinzione non è correlato allo sforzo finanziario.

Orchidee floreali colorate biodiversità habitat

È stato osservato invece come la conservazione degli habitat, nonostante non sia ben allineata con lo stato di conservazione degli ambienti, sia meno influenzata da bias di tipo estetico, confermando che orientare i programmi di conservazione della biodiversità verso gli habitat, piuttosto che verso le singole specie, consentirebbe di aumentare l’efficacia di questi programmi, soprattutto quando si interviene in aree geografiche estremamente frammentate ed antropizzate.

“La biodiversità – dichiara Martino Adamo, ricercatore del DBIOS Unito – è tra le più grandi ed imprescindibili risorse sul pianeta Terra. La consapevolezza dell’importanza di questo patrimonio globale si sta lentamente facendo strada nelle coscienze collettive. Per arrivare a questo risultato nel campo animale, le parti interessate hanno ampiamente utilizzato strategie molto vicine al marketing, cercando di fare leva sulla naturale propensione dell’uomo ad immedesimarsi nel soggetto da tutelare e ad antropomorfizzare la natura. Un fenomeno chiamato, ironicamente, «effetto cucciolo di foca»”.

Per le piante, invece, è ben noto il fenomeno opposto, quando si parla di cecità nei loro confronti (“plant blindness”). La maggior parte degli osservatori, infatti, percepisce la vegetazione che li circonda come un semplice elemento paesaggistico e non come un complesso mondo di interrelazioni tra individui, specie e comunità. Recentemente è stato evidenziato che nell’Unione Europea oltre il 75% dei fondi destinati ad interventi di tutela della natura sono andati a finanziare la tutela di mammiferi e uccelli.

 

Testo e immagine dall’Area Relazioni Esterne e con i Media dell’Università degli Studi di Torino

L’AMORE AI TEMPI DEL COVID-19: GLI EFFETTI NEGATIVI DELLA PANDEMIA SULLE RELAZIONI DI COPPIA DEGLI ITALIANI

Una ricerca condotta dal Dipartimento di Psicologia dell’Università di Torino e pubblicata sulla rivista scientifica internazionale Journal of Affective Disorders ha indagato l’impatto della pandemia da COVID-19 sulle relazioni di coppia e benessere psicologico degli italiani.

 

Uno studio condotto dalle ricercatrici A. Romeo, A. Benfante e M. Di Tella del gruppo ReMind the Body del Dipartimento di Psicologiacoordinato dal Prof. Lorys Castelli dell’Università di Torino, ha indagato i livelli di ansia, depressione e i sintomi da stress post-traumatico (PTSS), insieme all’impatto delle misure restrittive pandemiche sulle relazioni romantiche, e l’adattamento di coppia, inteso come qualità e soddisfazione della relazione.

La ricerca, condotta tra il 4 Dicembre 2020 e 10 Gennaio 2021 e pubblicata sulla rivista scientifica internazionale Journal of Affective Disorders, ha coinvolto 410 partecipanti aventi una relazione romantica stabile. Secondo i risultati, i partecipanti che hanno dichiarato un impatto negativo della situazione pandemica sulla relazione di coppia riportavano peggiori esiti psicologici e difficoltà nella relazione stessa.

Amore ai tempi del Covid
L’amore ai tempi del COVID-19: gli effetti negativi della pandemia sulle relazioni di coppia degli italiani

Alla domanda “Ritiene che le misure contenitive introdotte per arginare l’emergenza COVID-19 e la nuova quotidianità che ne è derivata abbiano avuto un impatto sulla sua relazione sentimentale?”, il 32% dei partecipanti ha riferito un impatto negativo sulla relazione di coppia, mentre solo il 18.5% ha dichiarato un impatto positivo, la restante parte dei partecipanti nessuno impatto. I partecipanti che dichiaravano un impatto negativo erano tendenzialmente più giovani, con problemi lavorativi, senza figli e con una minore durata della relazione rispetto agli altri partecipanti. Da un punto di vista psicologico, questo gruppo presenta maggiore ansia, depressione e PTSS.

Quindi, secondo i risultati di questa ricerca, le persone che hanno risentito maggiormente delle conseguenze della pandemia da COVID-19 hanno mostrato una peggiore salute mentale e una scarsa qualità della relazione.

Ad ogni modo, un evento stressante come quello della pandemia non dovrebbe essere considerato come unico fattore che influenza la qualità di una relazione e il benessere psicologico. I risultati dello studio si inseriscono all’interno di un filone di ricerca che garantisce una visione più complessa e multifattoriale del benessere di coppia e che prende in considerazione fattori individuali e ambientali preesistenti. Ad esempio, persone con un buon adattamento di coppia ed alti livelli di benessere psicologico saranno maggiormente in grado di fronteggiare eventi stressanti, come la pandemia da COVID-19. Allo stesso tempo giovani coppie che percepiscono la loro relazione come instabile potrebbero essere meno portati a fronteggiare alcune problematiche in modo adattivo.

In conclusione, lo studio mette in luce quanto la salute mentale del singolo individuo sia influenzata dalla qualità della relazione di coppia e al contempo influenzi, a sua volta, la relazione romantica stessa. L’intreccio tra questi aspetti assume una valenza particolare a fronte di eventi traumatici di straordinaria portata come quella del COVID-19.

Anche questa volta la ricerca si mette al servizio della clinica ponendo l’accento sull’importanza di una visione multifattoriale della salute mentale dell’individuo e della coppia, che stimoli la realizzazione di protocolli di intervento sempre più mirati ed efficaci.

 

Testo e immagine dall’Area Relazioni Esterne e con i Media dell’Università degli Studi di Torino

Tumori pediatrici: scoperto un nuovo biomarcatore che ne predice l’aggressività
Uno studio internazionale, coordinato dal Dipartimento di Medicina sperimentale della Sapienza, ha individuato un biomarker in grado di predire la progressione di gliomi pediatrici a basso grado di malignità dopo la rimozione chirurgica

I gliomi sono tumori delle cellule della glia – cioè cellule del sistema nervoso che hanno la funzione di sostenere i neuroni – e sono i più frequenti in età pediatrica. I gliomi pediatrici a basso grado di malignità sono curabili con l’asportazione chirurgica e nuove terapie sperimentali.

Tuttavia, in alcuni casi l’intervento chirurgico non è sufficiente a impedire la progressione di questo tipo di tumore e finora non si conoscevano biomarker in grado di prevedere in quali pazienti questo evento potesse verificarsi.

Una nuova ricerca internazionale, coordinata da Elisabetta Ferretti del Dipartimento di Medicina sperimentale della Sapienza e pubblicata sulla prestigiosa rivista Biomarker Research, ha fornito un contributo fondamentale in questo ambito.

“Il nostro studio – dichiara Elisabetta Ferretti – è il primo sui gliomi pediatrici di basso grado ad aver dimostrato la possibilità di individuare un biomarcatore in grado di identificare i pazienti a rischio di progressione”.

Questi tumori possono rimanere indolenti anche per decenni, oppure andare incontro a progressione. L’identificazione al momento della diagnosi del rischio di progressione è di estremo interesse clinico ed è fondamentale per prendere decisioni riguardo l’approccio medico. Infatti, permette di evitare di sottoporre i piccoli pazienti con basso rischio di progressione a terapie aggressive che possono avere conseguenze importanti a livello neurocognitivo.

Lo studio è nato da una collaborazione tra i dipartimenti di Medicina sperimentale, di Medicina molecolare e di Scienze radiologiche oncologiche e anatomo-patologiche della Sapienza e l’IRCCS Bambino Gesù, l’Ospedale universitario di Heidelberg, l’Università di Aix-Marseille, l’Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma e l’IRCCS Neuromed di Pozzilli.

“Sebbene l’utilità di questo biomarcatore necessiti di ulteriori conferme, si tratta – concludono Giuseppina Catanzaro e Zein Mersini Besharat, prime autrici dello studio e ricercatrici presso il Dipartimento di Medicina sperimentale della Sapienza – di un punto di partenza promettente per la definizione iniziale dei pazienti e, soprattutto, riaccende le speranze della comunità scientifica di contribuire allo sviluppo di cure personalizzate nell’ambito della medicina di precisione”.

Riferimenti:
MiR-1248: a new prognostic biomarker able to identify supratentorial hemispheric pediatric low-grade gliomas patients associated with progression – Giuseppina Catanzaro, Zein Mersini Besharat, Andrea Carai, Natalie Jäger, Elena Splendiani, Carole Colin, Agnese Po, Martina Chiacchiarini, Anna Citarella, Francesca Gianno, Antonella Cacchione, Evelina Miele, Francesca Diomedi Camassei, Marco Gessi, Luca Massimi, Franco Locatelli, David T. W. Jones, Dominique Figarella-Branger, Stefan M. Pfister, Angela Mastronuzzi, Felice Giangaspero, Elisabetta Ferretti – Biomarker Research (2022) https://doi.org/10.1186/s40364-022-00389-x

Tumori pediatrici: scoperto un nuovo biomarcatore che ne predice l’aggressività
Tumori pediatrici: scoperto un nuovo biomarcatore che ne predice l’aggressività. Foto di Mylene2401

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

UN ANTIVIRALE MADE IN UNITO CONTRO COVID-19 E PER RISPONDERE A FUTURE PANDEMIE: PREMIATO IL PROGETTO ITALO-SVEDESE GUIDATO DA UNITO

Vincitore del bando Nato-Science for Peace and Security, prevede ­– grazie al lavoro di un network internazionale – lo sviluppo di MEDS433: un candidato farmaco efficace contro SARS-Cov2 e un’ampia gamma di virus umani

Il progetto di ricerca italo-svedese VIPER, guidato dall’Università di Torino e che si propone di studiare nuovi antivirali efficaci contro SARS-CoV-2, ha vinto il prestigioso bando NATO – Science for Peace and Security (SPS) Programme. L’obiettivo di VIPER (Learning a lesson: fighting SARS-CoV-2 Infection and get ready for other future PandEmic scenaRios) è rispondere a malattie virali emergenti, attuali e future, attraverso lo sviluppo di antivirali ad ampio spettro.

Il network internazionale coinvolto in VIPER è composto dai partner svedesi del Karolinska Institutet di Stoccolma (Prof. Ali Mirazimi) e dell’Università di Uppsala (Prof.ssa Katarina Edwards) e dai partner italiani dell’Università di Torino (Proff. Marco L. Lolli e Giorgio Gribaudo), Università di Messina (Prof.ssa Anna Piperno) e Università di Padova (Prof.ssa Cristina Parolin). Università ed Enti di ricerca dei due Paesi saranno impegnati nello sviluppo preclinico della molecola MEDS433, un inibitore dell’enzima diidroorotato deidrogenasi (DHODH) di ultima generazione, dalle potenti attività antivirali ad ampio spettro, capace di inibire la replicazione oltre che di SARS-CoV-2 anche di un’ampia gamma di virus umani.

I gruppi di ricerca Italo-Svedesi, che possiedono competenze scientifiche sinergiche, agiranno come un unico esteso gruppo di ricerca europeo. Con il Kick-Off meeting, che si terrà giovedì 30 Giugno, VIPER inizierà ufficialmente il suo percorso attraverso la presentazione dettagliata dei suoi obiettivi progettuali. In tale occasione verrà messa a punto un’agenda di lavoro che vedrà le ricercatrici e i ricercatori coinvolti incontrarsi periodicamente durante i 27 mesi del progetto. Le attività di VIPER prevedono lo sviluppo su larga scala di MEDS433 (Torino) a supporto della sperimentazione in vitro e in vivo, la sua formulazione in innovativi agenti veicolanti (Messina e Uppsala), lo studio in vitro delle proprietà antivirali e del meccanismo molecolare dell’attività antivirale delle molecole formulate (Torino e Padova) e lo studio dell’efficacia delle formulazioni in vivo in un modello murino di SARS-CoV-2 (Stoccolma).

Il programma NATO SPS, attivo da oltre sei decenni, è uno dei più grandi e importanti programmi di partenariato dell’Alleanza che affronta le sfide della sicurezza del XXI secolo. Attivo in scenari quali cyber defence, sicurezza energetica e tecnologie avanzate, in questo caso SPS viene diretto alla difesa antiterroristica da agenti biologici, affrontando di riflesso una tematica di enorme attualità, data dalla pandemia di COVID-19.

Il programma SPS, oltre che sovvenzionare progetti pluriennali di alto impatto tecnologico, promuove la cooperazione scientifica pratica tra ricercatori, lo scambio di competenze e know-how tra le comunità scientifiche della NATO e dei Paesi partner.

Gli effetti devastanti della malattia COronaVIrus (COVID-19) – sottolinea il Prof. Marco L. Lolli, docente del Dipartimento di Scienza e Tecnologia del Farmaco dell’Università di Torino e coordinatore del progetto – hanno insegnato al mondo come, in assenza di farmaci antivirali ad ampio spettro, sia difficile controllare la diffusione iniziale di una pandemia emergente e di riflesso salvare vite umane nell’attesa dello sviluppo di vaccini e farmaci specifici per il virus emergente”.

MEDS433 è un antivirale interamente “made in UniTo”. Infatti è stato inventato e caratterizzato chimicamente dal gruppo di ricerca MedSynth del  Prof. Lolli al Dipartimento di Scienza e Tecnologia del Farmaco e la sua attività antivirale ad ampio spettro, nei confronti di un’estesa varietà di virus umani, sia a DNA che a RNA, compresi i più importanti virus respiratori, è stata definita nel Laboratorio di Microbiologia e Virologia del Dipartimento di Scienza della Vita e Biologia dei Sistemi, diretto dal Prof. Giorgio Gribaudo, sempre all’Università di Torino.

“Data la sua potente attività antivirale a concentrazioni nanomolari e la bassa tossicità, MEDS433 – conclude il Prof. Lolli – può essere considerato un nuovo e promettente antivirale, non solo perché arricchisce il nostro armamentario farmacologico contro SARS-CoV-2, ma anche per affrontare futuri eventi pandemici. Siamo molto orgogliosi che questo consorzio si sia formalizzato perché avremo gli strumenti necessari per portare MEDS433 alla sperimentazione umana, cosi da fornire una soluzione strategica per affrontare le fasi iniziali della diffusione di un nuovo virus emergente”.

coronavirus antivirale COVID-19
Un antivirale contro COVID-19 e per rispondere a future pandemie. Illustrazione, elaborata dai Centers for Disease Control and Prevention, della tipica morfologia di un coronavirus umano

Testo e immagine dall’Area Relazioni Esterne e con i Media dell’Università degli Studi di Torino sul progetto di ricerca italo-svedese per l’antivirale contro COVID-19 e per rispondere a future pandemie.

TEORIE DELLA FISICA APPLICATE ALLE NEUROSCIENZE

Predizione dei deficit neurologici nell’ictus attraverso modelli biofisici computerizzati dell’attività del cervello

I meccanismi fondamentali alla base delle dinamiche dell’attività cerebrale sono ancora in gran parte sconosciuti. La loro conoscenza potrebbe aiutare a comprendere la risposta del cervello a condizioni patologiche, come le lesioni cerebrali (ictus). Nonostante gli sforzi della comunità scientifica, i meccanismi alla base del recupero funzionale e comportamentale dei pazienti colpiti da ictus sono ancora poco conosciuti. Lo studio Recovery of neural dynamics criticality in personalized whole brain models of stroke pubblicato su «Nature Communications», frutto di una collaborazione internazionale tra fisici, neurologi e psicologi, a cura di Rodrigo Rocha, Loren Koçillari, Samir Suweis, Michele De Grazia, Michel Thiebaut De Schotten, Marco Zorzi e Maurizio Corbettapropone la teoria della criticità cerebrale per spiegare le relazioni fra alterazioni cerebrali e funzione nei pazienti neurologici.

In fisica è noto da tempo che certi sistemi si trovano tra l’ordine e il caos in uno stato così detto “critico”. In un materiale ferromagnetico, per esempio, i dipoli magnetici si allineano con i loro vicini per formare piccoli campi magnetici locali. La disposizione casuale delle loro direzioni impedisce la formazione di campi più grandi. Quando però il materiale viene raffreddato alla temperatura critica, i campi si allineano in domini di dimensioni sempre più grandi. Una volta raffreddato fino a raggiungere una temperatura “critica”, i dipoli si allineano in tutto il materiale formando un campo unico. Le criticità come la transizione di fase ferromagnetica hanno caratteristiche distintive.

Le criticità sono state usate per descrivere molti fenomeni, dai ferromagneti ai terremoti o alla frequenza cardiaca umana ed è stato mostrato che anche il cervello potrebbe operare in prossimità di un punto critico, in cui tutti o buona parte dei neuroni hanno un comportamento collettivo e coordinato, che fornirebbe al sistema delle funzionalità ottimali, legate per esempio all’efficienza nella trasmissione delle informazioni, o alla velocità di risposta a stimoli esterni.

Se la criticità è effettivamente una proprietà fondamentale dei cervelli sani, allora le disfunzioni neurologiche alterano questa configurazione dinamica ottimale. Alcuni studi hanno riportato un’alterazione della criticità durante le crisi epilettiche, il sonno a onde lente, l’anestesia e la malattia di Alzheimer. Tuttavia, un test cruciale di questa ipotesi sarebbe quella di mostrare che alterazioni locali dell’architettura strutturale e funzionale del cervello causano anche una perdita di “criticità’” del sistema. Inoltre, se le alterazioni miglioreranno nel tempo, per esempio per una attività di fisioterapia, allora dovremmo osservare parallelamente il recupero della criticità. Un’altra previsione è che se la criticità è essenziale per il comportamento, allora la sua alterazione dopo una lesione focale deve essere correlata alla disfunzione comportamentale e al recupero della funzione. Infine, i cambiamenti nella criticità dovrebbero anche essere correlati ai meccanismi di plasticità che sono alla base del recupero.

“L’obiettivo del presente lavoro è stato quello di affrontare queste importanti domande attraverso un approccio interdisciplinare che combina neuroimmagini, neuroscienze computazionali, fisica statistica e metodi di scienza dei dati“, spiega Rodrigo Rocha (Dipartimento di Fisica dell’Università Federale di Santa Catarina, Florianópolis, Brasile). “Abbiamo esaminato come le lesioni cerebrali modifichino la criticità utilizzando un nuovo approccio personalizzato di modellizzazione dell’intero cervello. La teoria modellizza le dinamiche cerebrali individuali (cioè di un singolo paziente) sulla base di reti di connettività anatomica del cervello reali. Abbiamo studiato longitudinalmente una coorte di partecipanti sani e colpiti da ictus misurando sia la loro connettività anatomica che l’attività funzionale del cervello (attraverso la risonanza magnetica funzionale, nota come fMRI). Per questi individui, infine, avevamo anche a disposizioni i risultati di test comportamentali. Abbiamo trovato – continua Rocha –  che i pazienti colpiti da ictus presentano, a distanza da tre mesi dall’ictus, livelli ridotti di attività neurale, della sua variabilità, e della forza delle connessioni funzionali. Tutti questi fattori contribuiscono a una perdita complessiva di criticità che però migliora nel tempo con il recupero del paziente. Dimostriamo inoltre che i cambiamenti nella criticità predicono il grado di recupero comportamentale e dipendono in modo rilevante da specifiche connessioni della sostanza bianca. In sintesi, il nostro lavoro descrive un importante progresso nella comprensione dell’alterazione delle dinamiche cerebrali e delle relazioni cervello-comportamento nei pazienti neurologici“.

Rodrigo Rocha

Questi risultati dimostrano che modelli dinamici al computer sull’intero cervello possono essere utilizzati per tracciare e prevedere il recupero dell’ictus a livello di singolo paziente; questo apre la possibilità di utilizzare questi metodo per misurare l’effetto di terapie quali la riabilitazione o la stimolazione non-invasiva” conclude Maurizio Corbetta, Direttore del Padova Neuroscience Center (PNC) dell’Università di Padova e della Clinica Neurologica Azienda Ospedale Università Padova, e ricercatore del Venetian Institute of Molecular Medicine (VIMM).

Maurizio Corbetta fisica neuroscienze
Maurizio Corbetta

Questa ricerca è stata finanziata dal Research, Innovation and Dissemination Center per Neuromathematics (FAPESP) and the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq), Brasil; European Research Council (ERC) H2020 (grant# 818521); Italian Ministry of Health (Grant# RF-2013-02359306); M.C. by the Italian Ministry of Research Departments of Excellence (2017-2022), CARIPARO foundation (Grant #55403), Italian Ministry of Health (Grant# RF-2018-12366899; RF-2019-12369300), H2020-SC5-2019-2 (Grant # 869505);  H2020-SC5-2019-2 (Grant # 869505).

Link alla ricerca: https://www.nature.com/articles/s41467-022-30892-6

Titolo: Recovery of neural dynamics criticality in personalized whole brain models of stroke” – «Nature Communications» 2022

Autori: Rodrigo P. Rocha, Loren Koçillari, Samir Suweis, Michele De Filippo De Grazia, Michel Thiebaut de Schotten, Marco Zorzi & Maurizio Corbetta

Teorie della Fisica applicate alle Neuroscienze
Teorie della Fisica applicate alle Neuroscienze. Foto di Gerd Altmann

 

Testo e foto dall’Università degli Studi di Padova sul nuovo studio che applica teorie della Fisica alle Neuroscienze.

TOI-1807B, IL PIÙ GIOVANE ESOPIANETA CON ORBITA ULTRA-BREVE

La sua orbita attorno alla stella madre dura solo 13 ore ed è il più giovane pianeta ultra-short period (USP – periodo orbitale ultra-breve) scoperto finora. Parliamo dell’esopianeta TOI-1807b, scoperto nel 2020 con il telescopio NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) e conosciuto come uno dei pochi pianeti ad avere un periodo di rivoluzione attorno alla propria stella inferiore a un giorno. Questo e molti altri dettagli sono stati descritti in un articolo in via di pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics firmato da un gruppo internazionale guidato da ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dell’Università degli studi di Padova. I nuovi dati sono stati ottenuti con lo spettrografo HARPS-N installato sul Telescopio Nazionale Galileo (TNG) dell’INAF alle Canarie. Per fare un confronto nel Sistema solare, l’orbita di Mercurio – cioè il pianeta più vicino al Sole – dura 88 giorni, mentre un anno sulla Terra dura 365 giorni.

Confronto di TOI-1807B con la terra
Confronto di TOI-1807B con la terra
TOI-1807B orbita
Orbita di TOI-1807B
Confronto di TOI-1807B con Mercurio
Confronto di TOI-1807B con Mercurio

“Nel caso del target oggetto del nostro studio – spiega il primo autore del paper, Domenico Nardiello, assegnista di ricerca presso l’INAF di Padova – un anno su questo pianeta dura appena 13 ore terrestri. Il pianeta è interessante per una serie di aspetti: è il più giovane USP mai osservato finora, con un’età di appena 300 milioni di anni, e ha una densità simil terrestre. Inoltre grazie ai dati TESS e soprattutto grazie ai dati HARPS-N abbiamo calcolato con estrema precisione sia il raggio del pianeta che la massa”.

BD+39 2643 è la stella (di tipo spettrale K più fredda del Sole) al centro di questo sistema planetario ed è essa stessa molto giovane: circa 300 milioni di anni. Probabilmente, in questo “breve” lasso di tempo un’eventuale atmosfera costituita da idrogeno e elio, tipica di pianeti molto giovani, potrebbe già essere stata spazzata via tramite fotoevaporazione a causa dell’estrema vicinanza stella-pianeta, lasciando scoperto il nucleo roccioso del pianeta stesso. La distanza tra i due oggetti è circa un centesimo della distanza Terra-Sole e circa 1/30 della distanza che separa Mercurio dal Sole. Nel paper, i ricercatori affermano che è molto verosimile che l’atmosfera dei pianeti USP evapori in circa 100 milioni di anni.

I pianeti USP conosciuti finora hanno tutti età superiori al miliardo di anni. Pianeti simili, sebbene siano facilmente identificabili grazie al periodo orbitale molto corto, sono al contempo molto rari. Il co-autore Luca Malavolta, del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” – Università di Padova, sottolinea:

“Il gran quantitativo di dati (di altissima qualità) raccolti da HARPS-N ha permesso che questo lavoro riuscisse. Abbiamo usato quasi 170 spettri della stella ottenuti nell’arco di due anni con una strategia osservativa ad-hoc per questo tipo di pianeti. La stella, essendo giovane, è molto attiva, e questo risulta essere un problema quando si tenta di identificare un pianeta nelle serie di velocità radiali. Abbiamo quindi utilizzato tecniche all’avanguardia sviluppate negli ultimi anni per separare il segnale relativo all’attività stellare dal segnale del pianeta. Senza l’utilizzo di queste tecniche, è praticamente impossibile identificare il pianeta, poiché il suo segnale è estremamente debole”.

I dati descritti nell’articolo non solo forniscono una misura di massa estremamente accurata del pianeta, ma anche la più precisa nell’ambito dei pianeti con periodo orbitale ultra-breve, con un errore sulla massa di appena il 15%, grazie ai dati HARPS-N presi al TNG sotto la collaborazione italiana GAPS.

“Siccome il pianeta transita (anche molte volte visto il periodo orbitale corto), abbiamo calcolato anche il raggio del pianeta, che unito alla massa, ci ha dato una misura estremamente precisa della densità del pianeta, e ci ha permesso di affermare che la densità del pianeta è rocciosa e quindi di tipo terrestre (un raggio pari a 1.5 volte il raggio terrestre e una massa pari a 2.5 volte quella terrestre)”, continua Malavolta.

L’obiettivo del team era quello di studiare TOI-1807b per derivare la sua massa e capire se avesse o meno un’atmosfera estesa, simile a quella osservata in alcuni pianeti più giovani ma più lontani dalla stella ospite. Analizzando i dati TESS per studiare i transiti del pianeta e ricavare il raggio del pianeta, i ricercatori hanno scoperto che l’oggetto ha un nucleo composto dal 25% di ferro e nessuna atmosfera estesa.

Nardiello conclude: “Fino a qualche anno fa non potevamo minimamente immaginare che potessero esistere pianeti così vicini alla propria stella ospite. Oggi, grazie al progredire della tecnologia, non solo siamo in grado di identificarli, bensì anche di conoscere con estrema precisione la loro età, tutte le caratteristiche fisiche, se hanno o meno un’atmosfera e come questa si sia evoluta nel tempo. Ciò favorirà molto la comprensione di come i pianeti (inclusa la Terra) si siano formati e quali condizioni permettano la nascita della vita”.

Per ulteriori informazioni:

L’articolo “The GAPS Programme at TNG. XXXVII. A precise density measurement of the young ultra-short period planet TOI-1807 b”, di D. Nardiello, L. Malavolta, S. Desidera, M. Baratella, V. D’Orazi, S. Messina, K. Biazzo, S. Benatti, R. Capuzzo Dolcetta, M. Mallonn, A. Bignamini, A. S. Bonomo, F. Borsa, I. Carleo, R. Claudi, E. Covino, M. Damasso, et al. è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

 

Testo e foto dall’Università degli Studi di Padova

LINFOMA B DEL CANE, STUDIO DI UNITO SCOPRE NUOVE MUTAZIONI GENETICHE E IDENTIFICA NUOVI TARGET TERAPEUTICI APRENDO A NUOVE POSSIBILITÀ DI CURA ANCHE PER L’UOMO

 

Il linfoma a grandi cellule B è uno dei tumori più frequenti nel cane ed è considerato un buon modello per lo studio della stessa patologia nell’uomo. Lo studio è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, Lab Animal

Linfoma B del cane
Foto di Daniela Jakob

 

Ricercatori e ricercatrici di un team europeo coordinato dal Prof. Luca Aresu del Dipartimento di Scienze Veterinarie dell’Università di Torino, hanno identificato per la prima volta le mutazioni genetiche presenti nel Linfoma a grandi cellule B (DLBCL) del cane. Tale risultato rappresenta la prima descrizione del profilo genetico di questo tumore del cane.

Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista di Nature, Lab Animal (https://www.nature.com/articles/s41684-022-00998-x), in collaborazione con l’Università di Bologna (Prof.ssa Laura Marconato) e l’Institute of Oncology Research di Bellinzona (Prof. Francesco Bertoni) rappresenta un enorme passo avanti nella comprensione dei meccanismi patogenetici del DLBCL e identifica nuovi marker prognostici e terapeutici per il monitoraggio della malattia.

Il DLBCL infatti è uno dei tumori più frequenti nel cane, ma soprattutto da anni viene considerato anche come un buon modello per studiare la stessa patologia nell’uomo. Proprio in questo senso i risultati ottenuti dal team di ricerca potrebbero portare a vantaggi che riguardano sia il cane sia l’uomo.

Purtroppo, nonostante i grossi passi avanti nelle terapie del cane, tra cui la possibilità di usare un vaccino autologo in associazione al protocollo chemioterapico standard, il DLBCL rimane ancora troppo spesso non curabile. La malattia umana e quella canina sono molto simili e infatti diverse molecole, approvate da agenzie regolatorie per il trattamento dei linfomi umani, sono state provate prima in cani affetti da linfomi, dando ottimi risultati ma, fino ad oggi, mancava una analisi più approfondita dei meccanismi patogenetici alla base dello sviluppo del DLBCL del cane e un confronto con la controparte umana.

Da anni il Prof. Aresu dirige il “Canine Comparative Oncology Lab” al Dipartimento di Scienze Veterinarie conducendo studi nel campo della genetica, trascrittomica ed epigenetica dei tumori più frequenti e aggressivi nel cane. La ricerca si focalizza, in particolare, su caratteristiche istologiche, fenotipiche, molecolari e genetiche che sono alla base della predisposizione tumorale e patogenesi delle principali neoplasie del cane. Inoltre, i bersagli molecolari delle neoplasie più frequenti ed aggressive sono studiati per ricercare terapie target.

Nel suo studio il gruppo di ricerca ha applicato tecniche di Next Generation Sequencing per studiare la parte codificante del DNA dei cani con tumore. Tale approccio è alquanto nuovo in medicina veterinaria ed ha permesso di evidenziare come esistano delle similitudini con il DLBCL umano, tra cui alcuni pathway di attivazione di NFκ-B e B-cell receptor e del rimodellamento della cromatina. Ma sono state messe in evidenza anche delle differenze, tra cui le mutazioni più frequenti che caratterizzano questo tumore. Infatti, i geni più frequentemente mutati nel cane (TRAF3, SETD2, POT1, TP53, FBXW7) sono alterati meno frequentemente nel DLBCL umano, come evidenziato in diversi studi degli ultimi anni in medicina umana.

Attraverso la stretta collaborazione di ricercatori di fama internazionale nel campo della patologia comparata, del sequenziamento, dell’oncologia veterinaria e della medicina umana è stato possibile associare alcune mutazioni a caratteristiche biologiche e andamenti clinici diversi. Nello specifico le mutazioni del gene TP53 sono state associate ad una prognosi peggiore indipendentemente dal trattamento. Il gene TP53 viene definito “il guardiano del genoma” proprio per la sua funzione di identificare danni al DNA e successivamente impedire che i difetti vengano trasmessi nel processo di replicazione. Nel DLBCL del cane, le mutazioni del TP53 hanno un effetto deleterio tale da impedire la sua funzione protettiva e potenzialmente portare allo sviluppo di un tumore. Nello studio, tutti i cani erano stati trattati e seguiti dalla Prof.ssa Marconato.

Proprio la disponibilità dei dati clinici e di follow-up ha permesso lo sviluppo di un modello predittivo da parte del Prof. Piero Fariselli del Dipartimento di Scienze Mediche di UniTo che è oggi disponibile online (https://compbiomed.hpc4ai.unito.it/canine-dlbcl/). Tale modello permetterà in futuro a veterinari e proprietari di cani con DLBCL di indirizzare la scelta terapeutica e potenzialmente avere una predizione sulla prognosi. A partire dall’autunno, infatti, lo screening genetico del TP53 sarà disponibile a livello diagnostico e rappresenterà il primo test genetico disponibili in oncologia veterinaria in grado di predire prognosi e guidare la terapia.

Il gruppo del Prof. Bertoni a Bellinzona è attivo nello sviluppo di nuovi farmaci e combinazioni per pazienti affetti da linfomi. Già da anni, gli screenings, in collaborazione con il Prof. Aresu, comprendono un modello di DLBCL canino. I risultati dello studio appena pubblicato permetteranno di scegliere nel modo migliore quali nuovi approcci terapeutici siano più appropriati per studi sui cani.

 

Testo dall’Area Relazioni Esterne e con i Media dell’Università degli Studi di Torino