L’enzima che elimina monossido di carbonio dall’aria, scoperto il segreto del suo funzionamento
Alcuni batteri che si nascondono nel suolo potrebbero essere dei validi alleati nella lotta al cambiamento climatico. Lo studio condotto dall’Università di Milano-Bicocca in collaborazione con altri atenei europei
Milano, 9 giugno 2022 – Scoperto il meccanismo che consente agli enzimi presenti nel suolo in alcuni batteri di eliminare monossido di carbonio (CO) dall’atmosfera. Lo studio condotto dai ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca in collaborazione con i colleghi dell’Università della Calabria e dell’Università di Lund, in Svezia, ha consentito di comprendere nel dettaglio in che modo questi enzimi trasformino il CO in biossido di carbonio (CO2). Un risultato che apre nuove prospettive per quanto riguarda la mitigazione delle emissioni di monossido di carbonio, con effetti benefici sia sulla qualità dell’aria che sul clima dato che questo gas, altamente tossico, contribuisce ad aumentare l’effetto serra.
Negli ultimi vent’anni, diversi studi sperimentali e teorici sono stati dedicati alla comprensione del processo di ossidazione del CO da parte di un particolare enzima contenente molibdeno e rame, chiamato MoCu CO deidrogenasi. I meccanismi fin qui ipotizzati, tuttavia, riportavano alcune difficoltà nell’evoluzione del prodotto. Grazie all’esperienza maturata in precedenti attività di studio del sistema mediante modelli computazionali, il gruppo di ricercatori formato dal professor Claudio Greco, vicedirettore del Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Terra, dal professor Ugo Consentino e dalla ricercatrice Anna Rovaletti dello stesso Dipartimento, dal professor Giorgio Moro del Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze, nonché dalla professoressa Emilia Sicilia e dalla dottoressa Alessandra Gilda Ritacca del Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche dell’Università della Calabria e dal professor Ulf Ryde del Dipartimento di Chimica Teorica dell’Università della Lund University, è riuscito a riprodurre per la prima volta un meccanismo di reazione che concorda con i dati sperimentali riportati ad oggi. In particolare, è stato spiegato in che modo l’enzima MoCu CO deidrogenasi trasferisce dall’acqua un atomo di ossigeno trasformando il monossido in biossido di carbonio. La CO2 prodotta viene utilizzata dagli stessi batteri e, quindi, non viene rilasciata nell’atmosfera.
«L’atmosfera contiene, in piccole proporzioni, vari gas dovuti sia a fonti naturali che a emissioni antropiche, come ad esempio proprio il CO – spiega il professor Greco –. Gli enzimi in grado di trasformare CO in CO2 sono presenti in diversi microrganismi del suolo e riescono a “consumare” circa il 15% del monossido di carbonio dell’atmosfera. La scoperta di dettagli fondamentali del funzionamento di questi enzimi segna il passaggio verso la possibilità di progettare composti che funzionano nello stesso modo e che potrebbero essere impiegati sia in sensori di nuova generazione per la rilevazione del CO sia per la riduzione delle emissioni di questo gas in processi industriali».
Testo dall’Ufficio Stampa Università di Milano-Bicocca
Una nuova ricerca, che coinvolge il Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin della Sapienza, rivela che per arrestare la crisi della biodiversità sono necessarie misure di conservazione nel 44% della superficie terrestre, pari a 64 milioni di km2. Più di 1.3 milioni di km2 rischiano infatti di essere distrutti da interventi umani entro il 2030. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science
Per fermare la crisi globale della biodiversità sono necessari sforzi ambiziosi, in particolare è fondamentale proteggere le aree ad alto valore conservazionistico e forte rischio di declino.
Un team di ricerca internazionale, che coinvolge Moreno Di Marco del Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin della Sapienza, ha utilizzato algoritmi geospaziali avanzati per mappare l’area ottimale per la conservazione delle specie e degli ecosistemi terrestri di tutto il mondo. I ricercatori hanno anche quantificato la superficie terrestre a rischio a causa delle attività umane di modifica degli habitat, sfruttando scenari di uso del suolo.
Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Science, è stato coordinato da James R. Allan dell’Università di Amsterdam ed è nato dalla collaborazione della Sapienza con l’Università di Amsterdam, l’Università del Queensland, l’organizzazione The Nature Conservancy (TNC), l’organizzazione United Nations Development Programme (UNDP), l’Università di Cambridge, la BirdLife International, l’Università della Tasmania, la Rights and Resources Initiative (RRI), l’Università del Kent, l’Università di Melbourne e l’Università del Delaware.
Dai risultati di questa ricerca si evince che per arrestare la crisi della biodiversità sarebbe necessario conservare un’area di 64 milioni di km2, che corrisponde al 44 % della superficie terrestre. Inoltre, i modelli mostrano che più di 1.3 milioni di km2 di questa superficie terrestre – un’area più estesa del Sud Africa – rischiano di essere distrutti entro il 2030 dalle attività antropiche, con conseguenze devastanti per la fauna selvatica.
Considerando che sono 1.8 miliardi le persone che vivono nelle zone identificate, risultano fondamentali le azioni di conservazione che promuovono l’autonomia, l’autodeterminazione e la leadership ambientale di queste popolazioni. A tal fine, gli strumenti utili spaziano, in base al contesto locale, dalla responsabilizzazione delle popolazioni indigene, alle norme che limitano la deforestazione, alle aree protette.
Alla luce del fatto che diversi paesi, sotto la guida delle Nazioni Unite, stanno attualmente negoziando nuovi obiettivi di conservazione della natura, questo lavoro avrà importanti implicazioni politiche. Infatti, il piano d’azione post-2020 della Convenzione sulla Diversità Biologica (CDB) – un trattato internazionale adottato nel 1992 al fine di tutelare la biodiversità – entrerà in vigore nel corso dell’anno. Ciò stabilirà l’agenda della conservazione per il prossimo decennio e le nazioni dovranno riportare i risultati ottenuti rispetto ai nuovi obiettivi del 2030.
“A oggi, questa ricerca rappresenta – spiega Moreno Di Marco, coautore dello studio e coordinatore del gruppo di ricerca “Biodiversity and Global Change” della Sapienza – l’analisi più esaustiva delle esigenze di conservazione della biodiversità a scala globale e dimostra che l’espansione delle aree protette è una misura necessaria ma non sufficiente a invertire il declino della biodiversità. Le aree protette devono, quindi, essere affiancate a politiche di pianificazione sostenibile dell’uso del suolo, al riconoscimento del ruolo guida delle popolazioni indigene, a meccanismi di trasferimento fiscale verso i paesi in via di sviluppo e ricchi di biodiversità, e al controllo delle attività industriali in aree importanti per la biodiversità”.
Sebbene più di un decennio fa le nazioni avessero puntato a conservare almeno il 17% della superficie terrestre attraverso aree protette e altri approcci spaziali, dal 2020 è stato chiaro che ciò non sarebbe bastato ad arrestare il declino della biodiversità e scongiurarne la crisi, anche a causa del mancato raggiungimento di altri obiettivi.
“La nostra analisi mostra – conclude Moreno Di Marco – che il rischio per la biodiversità derivante dalla perdita di habitat in aree importanti per la conservazione può ancora essere ridotto in modo significativo (addirittura di sette volte!), se si attuano oggi politiche sostenibili di uso del territorio. Ma i governi non possono continuare a perseguire una strategia di sviluppo economico di tipo ‘business as usual’”.
Riferimenti: The minimum land area requiring conservation attention to safeguard biodiversity – James R. Allan, Hugh P. Possingham, Scott C. Atkinson, Anthony Waldron, Moreno Di Marco, Stuart H. M. Butchart, Vanessa M. Adams, W. Daniel Kissling, Thomas Worsdell, Chris Sandbrook, Gwili Gibbon, Kundan Kumar, Piyush Mehta, Martine Maron, Brooke A. Williams, Kendall R. Jones, Brendan A. Wintle, April E. Reside, James E. M. Watson – Science (2022) https://doi.org/10.1126/science.abl9127
Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma
Fibrosi cistica: una terapia alternativa rivaluta il ruolo di alcune sostanze, fra cui l’estratto di curcuma
I risultati di uno studio italiano, pubblicato su Cellular and Molecular Life Sciences e coordinato dal Dipartimento di Medicina Sperimentale della Sapienza, mostrano come alcune sostanze già conosciute per le loro proprietà inducano variazioni biochimiche e epigenetiche che potrebbero essere coinvolte nella fisiopatologia di questa malattia e utilizzate come bersaglio terapeutico.
La fibrosi cistica è una malattia genetica rara causata da numerose mutazioni del gene CFTR, che codifica per una proteina di membrana con funzione di canale per il cloro, detta regolatore della conduttanza transmembrana della fibrosi cistica, o proteina CFTR.
Un nuovo studio interamente italiano, pubblicato sulla rivista Cellular and Molecular Life Sciences, ha rivelato una possibile terapia alternativa per la fibrosi cistica che coinvolge due farmaci già in uso clinico per altre patologie, un inibitore proteico (camostat), un coenzima (S-adenosil metionina) e una sostanza alimentare, l’estratto di curcuma. Queste sostanze sono in grado di indurre variazioni biochimiche e epigenetiche – cambiamenti ereditabili nell’espressione genica che non alterano la sequenza del DNA – nel canale epiteliale del sodio (ENaC), che interagisce con la proteina CFTR nel determinare la fisiopatologia della fibrosi cistica.
La ricerca, frutto della collaborazione della Sapienza con l’Università di Foggia e l’Università di Bari, è stata coordinata da Marco Lucarelli del Dipartimento di Medicina sperimentale della Sapienza, da Fiorentina Ascenzioni del Dipartimento di Biologia e biotecnologie “Charles Darwin” della Sapienza e da Massimo Conese dell’Università di Foggia.
“Sebbene la terapia di precisione per la fibrosi cistica che agisce sulla proteina CFTR sia ormai possibile (anche se solo per alcune mutazioni), l’approccio terapeutico proposto, che invece agisce sul canale ENaC, potrebbe essere eseguito – spiega Marco Lucarelli – in contemporanea alla terapia di precisione al fine di potenziarne l’effetto, oppure in alternativa ad essa nei casi in cui non si possa agire efficacemente sul difetto principale del CFTR”.
Inoltre, le sostanze terapeutiche proposte in questo studio – due farmaci già in uso clinico per altre patologie e una sostanza alimentare – risultano più facilmente utilizzabili in clinica rispetto a sostanze sperimentali con studi di sicurezza non ancora effettuati.
“Comprendere i meccanismi epigenetici coinvolti nella fibrosi cistica – conclude Marco Lucarelli – apre la strada a nuove possibilità di cura di questa patologia, nelle quali la stessa epigenetica potrà essere considerata un bersaglio terapeutico”.
Riferimenti: Downregulation of epithelial sodium channel (ENaC) activity in cystic fibrosis cells by epigenetic targeting – Giovanna Blaconà, Roberto Raso, Stefano Castellani, Silvia Pierandrei, Paola Del Porto, Giampiero Ferraguti, Fiorentina Ascenzioni, Massimo Conese, Marco Lucarelli – Cellular and Molecular Life Sciences (2022) https://doi.org/10.1007/s00018-022-04190-9
Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma
DIMOSTRATA L’INEFFICACIA DEL FARMACO ANTI-ALZHEIMER CON LA TECNICA STATISTICA DI ALAN TURING
La ricerca di due docenti UniTo che prova come il prodotto sviluppato dalla multinazionale Biogen sia inefficace contro la patologia neurodegenerativa
Dimostrata l’inefficacia del farmaco contro l’Alzheimer. Nell’immagine, neuroni.
È stata pubblicata martedì 31 maggio, sulla rivista Journal of Alzheimer’s Disease, la ricerca intitolata “A Bayesian Reanalysis of the Phase III Aducanumab (ADU) Trial”, realizzata dai Proff. Tommaso Costa e Franco Cauda del Dipartimento di Psicologia dell’Università di Torino. Lo studio analizza l’efficacia dell’aducanumab (ADU), un farmaco prodotto dall’azienda farmaceutica Biogen per curare il morbo di Alzheimer. Grazie all’applicazione della statistica bayesiana, una tecnica già usata da Alan Turing per decifrare la macchina Enigma, i docenti UniTo hanno dimostrato che l’efficacia di ADU nel trattamento della patologia era molto bassa.
Tutto ha inizio nel 1999, quando alcuni ricercatori dimostrano che l’immunizzazione contro la produzione di placche di proteina beta-amiloide aveva invertito i deficit neurologici nei topi transgenici. Questa scoperta dà l’avvio a ricerche nel mondo accademico e nelle industrie farmaceutiche per sviluppare terapie di immunizzazione per il morbo di Alzheimer. A partire dal 2019, nonostante i risultati promettenti ottenuti nelle prime fasi dei trial clinici, i farmaci anti-immunizzazione falliscono nella fase III dei test e le principali sperimentazioni si interrompono. A causa del fallimento dei loro trial anche Biogen, la multinazionale americana di biotecnologie, annuncia l’interruzione della sua sperimentazione di fase III del farmaco ADU. Alcuni mesi dopo però, dicembre 2019, a seguito di un ulteriore trial clinico, torna sui propri passi e dichiara la potenziale efficacia del farmaco ad alti valori di dosaggio.
I risultati vengono presentati in un incontro internazionale a San Diego (California) e la Biogen, basandosi su queste nuove evidenze, presenta nel luglio 2020 alla Food and Drug Administration (FDA) una nuova domanda per proseguire nello sviluppo del farmaco. Tuttavia, molti dubbi sull’efficacia di questo farmaco vengono sollevati nel mondo scientifico e della ricerca, in particolare dai ricercatori dell’Office of Biostatistics (OBS) della FDA, secondo i quali non erano state fornite prove sostanziali di efficacia del farmaco. I dubbi derivano dal fatto che i valori di significatività statistica sull’efficacia del farmaco sono al confine tra significativo e non significativo. Cioè i risultati statistici erano molto ambigui. Nonostante le osservazioni e raccomandazioni espresse dall’OBS, la FDA approva comunque il proseguimento dei trial clinici sul farmaco.
Il lavoro di Costa e Cauda si è proposto di rianalizzare i dati resi pubblici dalla Biogen per verificare se fosse possibile, utilizzando altre tecniche statistiche, ottenere evidenze scientifiche più forti sulla effettiva efficacia del farmaco. Gli unici dati e risultati disponibili della fase III purtroppo, non essendo stati rilasciati pubblicamente i dati grezzi, sono state le statistiche sommarie dei risultati dei trial clinici svolti presentati a San Diego. Per analizzare questo tipo di dati i docenti UniTo hanno applicato delle tecniche di statistica bayesiana, un tipo di statistica in cui l’evidenza su uno stato vero del mondo è espressa in termini di gradi di credibilità o più specificamente di probabilità. Si tratta di una tecnica già usata da Alan Turing negli anni ‘40 per decifrare la macchina Enigma, chiamata Fattore di Bayes (BF).Questo tipo di statistica costituisce un approccio diverso dalla statistica frequentista tradizionale, usata solitamente nell’accademia e anche nei trial clinici.
“Adottando questa tecnica – dichiara il Prof. Tommaso Costa – abbiamo potuto dimostrare che l’evidenza dell’efficacia del farmaco ADU, cioè la probabilità che funzioni come trattamento per la malattia di Alzheimer, è molto bassa. I risultati hanno mostrato che, contrariamente a ciò che ha affermato la Biogen, anche nella condizione ad alto dosaggio del farmaco, l’efficacia infatti è sempre bassa. Questo lavoro, insieme ad altri, ha dimostrato che la statistica bayesiana consente di superare difficoltà computazionali, fornire risultati in modo rapido e semplice e una puntuale interpretazione e valutazione dei risultati degli studi clinici che la rende molto promettente per lo sviluppo e la ricerca nel campo dei trial clinici”.
Testo e foto dall’Area Relazioni Esterne e con i Media Università degli Studi di Torino
“INFORMA”, UNA APP PER CONTRASTARE L’ALZHEIMER A CASA PROPRIA
Permette alle persone affette da questi disturbi di eseguire da casa e in autonomia una serie di attività basate sul protocollo di terapia cognitivo-comunicativa “Cognitive Activation Therapy”
Grazie a un finanziamento della Fondazione Cassa di Risparmio di Padova, il Centro regionale per l’invecchiamento cerebrale (Cric) dell’Azienda Ospedaliera dell’Università di Padova, con la collaborazione del Dipartimento di Ingegneria dell’informazione (Dei) ha realizzato “Informa”, una piattaforma telematica multi-tecnologica per la stimolazione e la riabilitazione cognitiva di persone con disturbo neurocognitivo, come, ad esempio, l’Alzheimer. L’obiettivo del progetto è permettere alle persone affette da questi disturbi di eseguire da casa e in autonomia una serie di attività basate sul protocollo di terapia cognitivo-comunicativa “Cognitive Activation Therapy” (Cat), sviluppato a partire dal 2001 da Cric, la cui efficacia è stata dimostrata su un campione di più di 240 pazienti e i cui risultato sono stati oggetto di pubblicazione.
Informa consiste in due moduli principali, denominati planning e training. Il modulo di planning offre al terapista un’interfaccia web per realizzare percorsi di stimolazione cognitiva personalizzati, combinando a piacere le diverse attività e gli esercizi del protocollo Cat trasportati nel mondo digitale. Il modulo di training, invece, consiste in una app per tablet che, tramite interfacce intuitive e funzionali, rende fruibile alla persona con disturbo neurocognitivo le attività riabilitative definite dal terapista. Diversamente dai vari “serious game” che si trovano in commercio, Informa permette al terapista non solo di decidere la tipologia, numerosità e grado di difficoltà degli esercizi del percorso di stimolazione neurocognitiva, ma anche di adattarne temi e contenuti sulla base dei gusti e preferenze dell’utente finale, anche facendo uso di materiale multimediale (immagini, brani musicali, audio) personale, al fine di massimizzare l’accettazione e l’efficacia riabilitativa della terapia. L’applicazione inoltre consente di raccogliere informazioni statistiche sull’esecuzione delle attività proposte, offrendo al terapista elementi utili per valutare le condizioni neurocognitive dell’utente e adattare da remoto il programma di training.
Andrea Zanella
A valle di una prima fase di test su circa 20 volontari, che ha dato risultati molto positivi, il sistema Informa ha ora ottenuto il parere favorevole del Comitato etico per la pratica clinica ed è ora in corso una valutazione per un uso più ampio sul territorio. Lo sviluppo del progetto ha visto la collaborazione attiva di un team di lavoro interdisciplinare costituito dal Carlo Gabelli, direttore del Cric e responsabile scientifico del progetto, da Andrea Zanella, professore di ingegneria delle telecomunicazione al Dei, prorettore Unipd con delega alle Tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT) e responsabile tecnologico del progetto, da Donata Gollin, logopedista del Cric, da Marco Simoni, logopedista con borsa di ricerca al Cric, da Cristina Ruaro, psicologa del Cric, e da Carlo Fantozzi, ricercatore in ingegneria informatica presso il Dei.
Testo e foto dall’Università degli Studi di Padova su Informa, la app per la stimolazione e la riabilitazione cognitiva di persone con disturbo neurocognitivo, come, ad esempio, l’Alzheimer.
Grafene e semiconduttori 2D: il binomio perfetto per lo sviluppo di dispositivi opto-elettronici all’avanguardia
Un nuovo studio, coordinato dal Dipartimento di Fisica della Sapienza, ha scoperto il meccanismo di scambio di energia tra il grafene e i semiconduttori bidimensionali. I risultati del lavoro, pubblicati sulla rivista PNAS, aprono la strada all’ottimizzazione di rivelatori di luce di ultima generazione
Grafene e semiconduttori 2D: il binomio perfetto per lo sviluppo di dispositivi opto-elettronici all’avanguardia. Modello molecolare del grafene. Immagine di AlexanderAlUS, CC BY-SA 3.0
I materiali che utilizziamo nella vita di tutti i giorni hanno una struttura tridimensionale.
Nel 2004 è stato realizzato per la prima volta un solido bidimensionale, il grafene, isolando un singolo strato di atomi di carbonio. La scoperta ha aperto la strada alla realizzazione di una larga classe di materiali cristallini bidimensionali, le cui proprietà fisiche differiscono drasticamente da quelle dei materiali tridimensionali. Più recentemente è stato osservato come, unendo singoli strati 2D di una coppia di diversi materiali, sia possibile combinare le proprietà uniche e complementari dei costituenti di base, permettendo la realizzazione di dispositivi innovativi nel campo della fotonica e dell’elettronica.
Una delle soluzioni di maggior impatto applicativo per questa famiglia di solidi, dette “eterostrutture”, è stata ottenuta combinando il grafene con alcuni semiconduttori bidimensionali (i dicalcogenuri dei metalli di transizione). La loro implementazione permette di realizzare rivelatori di luce che, grazie all’elevatissima mobilità elettronica del grafene e all’ottima capacità di assorbimento del semiconduttore, sono estremamente più rapidi ed efficienti delle tecnologie attualmente utilizzate.
Il meccanismo fisico alla base della conversione e del trasferimento della luce catturata dal semiconduttore in un segnale elettrico nel grafene, sebbene sia cruciale per una progettazione ottimale di questi rivelatori di luce, è tutt’ora oggetto di un acceso dibattito.
Oggi il team di ricerca Femtoscopy diretto da Tullio Scopigno del Dipartimento di Fisica della Sapienza, in collaborazione con l’Istituto di fisica e chimica dei materiali di Strasburgo e l’Istituto italiano di tecnologia che partecipa grazie al supporto del progetto Europeo Graphene Flagship, è giunto a risultati fondamentali per la comprensione dei processi microscopici alla base dei dispositivi che interagiscono con la luce e convertono i segnali elettrici in segnali ottici e viceversa.
Lo studio, pubblicato sulla rivista PNAS, ha stabilito innanzitutto che il trasferimento di energia tra i due materiali avviene in un tempo rapidissimo, quantificato in pochi picosecondi (un picosecondo è la millesima parte di un miliardesimo di secondo).
Inoltre i ricercatori, monitorando la temperatura degli elettroni del grafene, hanno descritto i meccanismi dello scambio energetico tra i due materiali durante questa piccolissima frazione di secondo.
Inizialmente si riteneva che la conversione della luce assorbita dal semiconduttore in una corrente elettrica nel grafene richiedesse un trasferimento di carica netta positiva o negativa.
L’esperimento ha dimostrato che l’energia luminosa assorbita dal semiconduttore viene convertita in agitazione termica delle cariche elettriche nel grafene. In particolare, nei primissimi istanti successivi all’assorbimento della luce da parte del semiconduttore, ciò che viene trasferito al grafene è un pacchetto di energia associato a un eccitone neutro (costituito da una coppia di cariche positive e negative legate tra loro) e non una carica netta. È l’intero eccitone a essere trasferito al grafene (quindi elettricamente neutro) e non un singolo frammento carico come si pensava inizialmente.
“Questi risultati sono stati possibili grazie a un’innovativa tecnica spettroscopica – spiega Tullio Scopigno – che impiega coppie impulsi di luce ultracorti della durata di un picosecondo. Il primo impulso deposita energia nel materiale semiconduttore, mentre il secondo, misurando la temperatura degli elettroni nel grafene, permette di sondare il trasferimento di energia e/o carica attraverso i due materiali”.
Comprendere come avvengono gli scambi di energia tra il grafene e gli altri materiali bidimensionali rappresenta un passo chiave per implementare dispositivi opto-elettronici all’avanguardia e dal design razionale, come celle solari, LED, touchscreen e photodetectors.
Riferimenti: Picosecond energy transfer in a transition metal dichalcogenide–graphene heterostructure revealed by transient Raman spectroscopy – Carino Ferrante, Giorgio Di Battista, Luis E. Parra López, Giovanni Batignani, Etienne Lorchat, Alessandra Virga, Stéphane Berciaud, Tullio Scopigno – Proceedings of the National Academy of Sciences (2022) https://doi.org/10.1073/pnas.2119726119
Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma
La ricerca ha messo in luce che, durante il periodo di tempo considerato, il 74% dei ricoverati in terapia intensiva per COVID-19 non erano vaccinati contro l’infezione. Inoltre, l’analisi dell’andamento del tasso di ricovero nel tempo ha mostrato un brusco e marcato aumento degli accessi in terapia intensiva in questi soggetti nella seconda metà dell’anno, in concomitanza all’aumento del numero dei contagi che si è registrato negli ultimi mesi del 2021.
Al contrario, il tasso di ricoveri in terapia intensiva dei soggetti che si erano sottoposti a ciclo vaccinale completo (almeno due dosi di vaccino) si è mantenuto basso e stabile per tutto il periodo di studio, senza risentire dell’ondata di contagi verificatasi alla fine dell’anno.
Non da ultimo, è importante sottolineare che, mentre circa il 60% dei vaccinati ricoverati in terapia intensiva aveva più di 70 anni, l’età dei non vaccinati era più bassa e circa il 50% di questi soggetti era di età inferiore ai 60 anni.
L’analisi del tempo intercorso tra la somministrazione dell’ultima dose di vaccino e il ricovero in terapia intensiva ha mostrato che il 50% dei soggetti vaccinati era stato ricoverato dopo circa cinque mesi dalla conclusione del ciclo vaccinale. Questo dato indica che la copertura vaccinale è soggetta ad un naturale decadimento e sottolinea l’importanza di sottoporsi alle dosi di richiamo.
Infine, i ricoverati in terapia intensiva vaccinati ma con ciclo incompleto (solo con prima dose) hanno rappresentato una piccola percentuale (8%) sul totale dei ricoveri durante il periodo di studio. L’analisi del tempo trascorso tra la somministrazione del vaccino e il ricovero ha rivelato che in almeno il 50% dei casi l’infezione si è verificata mentre erano in attesa della somministrazione della seconda dose di vaccino.
«Questi risultati – dice Paolo Navalesi del Dipartimento di Medicina dell’Università di Padova – confermano che la vaccinazione è protettiva nei confronti della malattia grave da infezione da Sars-CoV-2 e sottolineano l’importanza di sottoporsi al ciclo vaccinale completo ed alle successive dosi di richiamo nei tempi e nelle modalità raccomandate dalla comunità scientifica internazionale al fine di prevenire gravi complicanze tali da richiedere cure intensive, soprattutto nei soggetti più anziani».
«La campagna vaccinale – sostiene Dario Gregori del Dipartimento Scienze Cardio Toraco Vascolari e Sanità pubblica dell’Ateneo patavino – ha consentito di prevenire l’incremento del numero di ricoveri in terapia intensiva a fronte dell’incremento dei contagi avvenuto alla fine del 2021, prevenendo così l’aggravio della pressione sul sistema sanitario a cui abbiamo purtroppo assistito nelle precedenti ondate».
«Questi risultati mostrano come, dal punto di vista epidemiologico, la vaccinazione sia – afferma la prima autrice dell’articolo Giulia Lorenzoni del Dipartimento Scienze Cardio Toraco Vascolari e Sanità pubblica dell’Università di Padova – uno dei più importanti presidi di prevenzione delle gravi conseguenze di salute pubblica della pandemia di COVID-19».
UN PESCE FOSSILE DI 48 MILIONI DI ANNI RIVELA L’INASPETTATA STORIA EVOLUTIVA DEI PESCI LUNA
Lo studio, effettuato da un team italo-irlandese guidato da Valentina Rossi della University College Cork, Irlanda e da Giorgio Carnevale dell’Università di Torino, è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica “Palaeontology”.ù
Pesce fossile di 48 milioni di anni fa rivela la storia evolutiva dei pesci luna. Figura 1 – Mene rhombea (A) e ricostruzione schematica dell’anatomia (B)
Il recente ritrovamento di un nuovo esemplare di pesce luna (Mene rhombea – in figura 1) nei depositi fossiliferi di Bolca (Monti Lessini, Verona) ha stimolato un nuovo studio paleontologico che ha permesso di ricostruirne l’aspetto e determinarne la dieta e l’habitat. La ricerca, sviluppata da un team italo-irlandese guidato dalla ricercatrice Valentina Rossi della University College Cork, Irlanda e dal Prof. Giorgio Carnevale del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Torino, è stato pubblicato oggi sulla prestigiosa rivista scientifica “Palaeontology”.
I sedimenti fossiliferi di Bolca si sono accumulati nell’Eocene (circa 48 milioni di anni fa) in un mare tropicale che un tempo esisteva dove oggi sorgono i Monti Lessini, e sono ora conosciuti in tutto il mondo, da esperti e appassionati di paleontologia, per la straordinaria preservazione dei fossili che in essi sono conservati.
“I fossili rinvenuti dal sito della Pesciara sono definiti eccezionali in quanto presentano, oltre ai resti scheletrici, anche l’evidenza di tessuti non-mineralizzati come pelle, occhi, muscoli e organi interni”
ha dichiarato il Prof. Giorgio Carnevale, esperto delle faune di Bolca. L’esemplare studiato appartiene alla famiglia dei menidi, comunemente chiamati pesci luna per via del loro corpo appiattito, che al giorno d’oggi è rappresentata dalla sola Mene maculata, una specie che vive in acque poco profonde nell’Oceano Indo-Pacifico.
Figura 2 – Mene maculata (A) e ricostruzione dell’aspetto del Mene rhombea, basata sui nuovi risultati scoperti dallo studio (B)
“Di esemplari di Mene rhombea ne sono stati trovati moltissimi, tanto che si può definire una vera e propria icona di questi giacimenti fossiliferi”, ha aggiunto Roberto Zorzin, “ma l’esemplare che abbiamo avuto l’opportunità di studiare è tra i meglio conservati mai rinvenuti”.
Sin dalle prime osservazioni effettuate presso il Museo Civico di Storia Naturale di Verona è stato chiaro per gli studiosi che si trattasse di un esemplare eccezionale (Fig. 1).
“Tre prominenti strie longitudinali di colore scuro alternate ad altrettante di colore più chiaro erano ben evidenti ad occhio nudo sui resti della pelle dell’animale. Grazie all’utilizzo di un microscopio ci siamo accorti che nell’addome erano presenti non solo i resti del suo ultimo pasto ma anche le tracce dell’intestino e altro materiale organico”, ha spiegato il Prof. Carnevale.
Ulteriori analisi morfologiche e chimiche di dettaglio hanno confermato la presenza di melanosomi nelle strie scure della pelle, nell’occhio e anche in alcune zone dell’addome. I melanosomi sono dei microscopici organelli cellulari contenti la melanina, il pigmento che dona il colore alla pelle, occhi, capelli e piume.
“Oggi sappiamo che nei vertebrati i melanosomi possono essere anche interni, ovvero contenuti all’interno degli organi, per esempio nel cuore, nel fegato e nei reni, per citarne alcuni” ha dichiarato la ricercatrice Valentina Rossi, “trovarli in un fossile ci permette di ricostruirne il colore della pelle e l’anatomia interna”.
Lo studio comparativo con pesci attuali, la specifica distribuzione anatomica e la distinta geometria dei melanosomi nel fossile suggeriscono che questi organelli provengano da diversi tessuti, in particolare da pelle, rene, peritoneo e probabilmente cuore o fegato. L’analisi del contenuto dello stomaco invece ha rivelato la presenza di piccole ossa di pesce simili a quelle di una sardina, indicando che il M. rhombea avesse, almeno in parte, una dieta piscivora.
“Una dieta piscivora nei pesci attuali è spesso associata ad una livrea striata, con strie longitudinali con toni alternati chiari e scuri” ha aggiunto il Prof. Carnevale, “e questa informazione corrisponde perfettamente con i dati ottenuti dal nostro fossile confermando che in passato i pesci luna di Bolca preferivano mangiare piccoli pesci a differenza della specie attuale che invece si ciba di piccoli invertebrati e plancton”.
Un altro aspetto importante dello studio è la comparazione tra il pattern del colore della pelle osservabile nella specie vivente e quello rivenuto nel suo antenato fossile. Il primo è caratterizzato da una livrea maculata mentre il secondo da strie longitudinali e questo suggerisce che nel corso di quasi 50 milioni di anni la linea evolutiva dei menidi si sia diversificata e che le due specie avessero delle abitudini di vita diverse.
Nel Mene rhombea, le strie del dorso suggeriscono che l’animale abitasse ambienti di mare aperto. “È probabile che gli antichi pesci luna vivessero in banchi come gli attuali, ma preferissero nuotare in mare aperto, avvicinandosi alla costa solo per predare i piccoli pesci presenti in queste zone” ha spiegato il Prof. Carnevale.
Ma cosa ha portato a queste differenziazione delle livree? “Diverse modificazioni ambientali e genetiche hanno avuto un ruolo fondamentale nel cambiamento del pattern del colore nella linea evolutiva dei menidi”, ha aggiunto la ricercatrice Valentina Rossi. “Variazioni dei geni che controllano la formazione dei pattern della pelle possono avvenire molto rapidamente e sono osservabili nel giro di poche generazioni nei pesci; quindi, non è così strano ipotizzare gli stessi processi in due specie morfologicamente simili separate da ben 48 milioni di anni. La cosa incredibile è proprio che abbiamo potuto osservare direttamente un esemplare fossile così ben preservato da offrirci nuovi spunti per la ricerca dell’evoluzione del colore nelle specie ormai estinte. Rimango sempre affascinata dalla quantità di informazioni che possiamo estrarre dai fossili”.
Testo e foto dall’Area Relazioni Esterne e con i Media Università degli Studi di Torino sul pesce luna fossile di Bolca che rivela la storia evolutiva dei pesci luna.
Cervello: scoperti meccanismi modulatori nelle trasmissioni sinaptiche
Uno studio dell’Istituto di neuroscienze del Cnr e dell’Università di Padova, pubblicato su Cells, mette in evidenza l’attività di regolazione svolta dagli astrociti nei circuiti cerebrali inibitori, con un possibile impatto positivo su disturbi come l’epilessia
Diversi studi dimostrano che gli astrociti, le cellule gliali più diffuse nel sistema nervoso centrale, svolgono un ruolo fondamentale nel cervello mediante il rilascio di gliotrasmettitori, che contribuiscono alla modulazione della trasmissione sinaptica. Nella corteccia cerebrale, la popolazione neuronale è rappresentata da neuroni eccitatori e interneuroni inibitori. Le disfunzioni interneuronali sono implicate in alcune malattie del cervello, come epilessia, schizofrenia ed autismo, nelle quali è presente uno squilibrio nell’eccitazione-inibizione: chiarire i ruoli dei neuroni inibitori nel circuito neuronale-astrocitario può aiutare a comprendere il contributo degli stessi nei disturbi cerebrali.
Uno studio dell’Istituto di neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-In), recentemente pubblicato dalla rivista Cells, descrive un meccanismo che modula la trasmissione inibitoria tra astrociti e interneuroni finora non identificato, che dimostra l’importanza degli astrociti nel bilanciare l’attività sinaptica nella corteccia visiva di modelli murini attraverso tecniche di imaging (microscopia a due fotoni per studiare l’attività Ca2+ degli astrociti) ed elettrofisiologia (che permette di indagare se il reclutamento degli astrociti, in seguito ad un’intensa stimolazione degli interneuroni, modula l’inibizione sinaptica sui neuroni eccitatori), combinate con optogenetica (una tecnica utilizzata per stimolare le cellule cerebrali attraverso l’emissione di un fascio di luce blu).
“Un’intensa stimolazione optogenetica in una sottopopolazione di interneuroni riduce l’inibizione nei neuroni eccitatori, per un fenomeno denominato disinibizione”, afferma Vanessa Jorge Henriques, prima autrice dello studio, svolto durante il suo dottorato all’Università di Padova sotto la responsabilità scientifica di Giorgio Carmignoto. “Questo evento viene controbilanciato dagli astrociti che riducono la disinibizione, garantendo l’equilibrio del sistema e rafforzando così l’idea che queste cellule siano ingranaggi importanti dei circuiti cerebrali, soprattutto per quanto riguarda le sinapsi inibitorie. Un potenziale impatto dell’attivazione degli astrociti tramite il segnale degli interneuroni è rivolto ai disturbi cerebrali, come l’epilessia.
Conclude Henriques: “Tuttavia, la disinibizione può svolgere un ruolo importante nell’epilessia, poiché oltre a un’attività eccitatoria anormale rivela un abbassamento della soglia di attivazione dei neuroni coinvolti, facilitando l’innesco di crisi convulsive. In questo contesto gli astrociti potrebbero svolgere un ruolo anticonvulsivante contrastando la disinibizione, mentre un segnale difettoso tra interneuroni e astrociti potrebbe favorire l’attività epilettica”.
Immunofluorescenza che mette in evidenza gli astrociti. Immagine caricata da Maksim (fonte: http://www.usuhs.mil/nes/armstronglab.htm), in pubblico dominio
Testo dall’Università degli Studi di Padova sui meccanismi modulatori nelle trasmissioni sinaptiche scoperti.
Spot di luce usati come cani da pastore per radunare i “greggi” di batteri
Un nuovo studio, coordinato dal Dipartimento di Fisica della Sapienza, rivela come controllare la distribuzione spaziale di batteri geneticamente modificati puntandoli con minuscoli riflettori. I risultati del lavoro sono stati pubblicati su Nature Communications
Molti batteri motili, come Escherichia coli, esplorano continuamente lo spazio circostante alla ricerca delle migliori condizioni di crescita.
Come animali da pascolo, se lasciati in uno spazio aperto, i batteri diffondono e si distribuiscono uniformemente sui “prati” ovunque il cibo sia disponibile. Radunarli è una delle responsabilità più difficili, soprattutto quando questi sono numerosi e corrono velocemente.
Un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Fisica della Sapienza ha dimostrato che microscopici spot di luce, come migliaia di cani pastore, possono radunare anche i batteri più veloci in un’area ristretta. Ciò è possibile solo se i batteri sono geneticamente modificati per produrre proteorodopsina, una pompa protonica che, come un mini pannello solare, sfrutta l’energia luminosa per muovere i flagelli (appendici cellulari lunghe e sottili con funzione motoria). Lo studio, pubblicato su Nature Communications, è frutto della collaborazione della Sapienza con il CNR-Nanotec e l’Istituto italiano di tecnologia.
“Questi batteri – spiega Helena Massana-Cid, ricercatrice del Dipartimento di Fisica della Sapienza e primo nome dello studio – si muovono velocemente quando la luce è intensa e più lentamente nelle zone buie. Quindi, per radunarli è stato utilizzato un proiettore di luce controllato dal computer e costituito da minuscoli riflettori puntati sulle singole cellule, in grado di spegnere rapidamente la luce sui batteri che cercavano di fuggire dall’area di raccolta”.
Grazie a una fotocamera digitale associata al microscopio i ricercatori hanno ottenuto le immagini delle sospensioni di batteri, che sono state elaborate in tempo reale attraverso trasformazioni geometriche, per poi essere proiettate sul campione con un ritardo temporale fissato. Così, muovendosi illuminati da questa immagine deformata del loro passato, migliaia di batteri possono dirigersi insieme, come un branco, verso una specifica regione.
Le particelle in grado di consumare energia per muoversi attivamente, come i batteri motili, fanno parte di un’ampia classe di sistemi di non-equilibrio, sia sintetici che biologici, chiamati collettivamente “materia attiva”. Sebbene prevedere e controllare il comportamento di questi sistemi risulti una sfida ancora aperta a cavallo tra fisica e biologia, questo esperimento aggiunge sicuramente apre la strada per sviluppi interessanti sia negli aspetti fondamentali della fisica del non-equilibrio, che nelle sue applicazioni.
“A livello fondamentale – conclude Roberto Di Leonardo del Dipartimento di Fisica della Sapienza e coordinatore dello studio – siamo riusciti a stabilire una relazione matematica tra le proprietà geometriche dei pattern di luce proiettati e il modo in cui i batteri rispondono distribuendosi nello spazio. Riguardo invece le future applicazioni, la luce potrebbe essere utilizzata per intrappolare e trasportare nuvole di particelle attive in laboratori miniaturizzati, che sfruttano l’energia meccanica per azionare micro-macchine con componenti sia biologiche e che sintetiche”.[FV1]
Riferimenti: Rectification and confinement of photokinetic bacteria in an optical feedback loop – Helena Massana-Cid, Claudio Maggi, Giacomo Frangipane, Roberto Di Leonardo – Nature Communications (2022) https://doi.org/10.1038/s41467-022-30201-1
Testo e foto dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma
