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Università di Trento

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Un collettivo di ricerca italiano per una riflessione costruttiva sul tema della carne coltivata a supporto di un processo decisionale ragionato

Una discussione interdisciplinare sul tema dell’agricoltura cellulare diventa una nota critica revisionata tra pari: pubblicati sulla rivista One Earth 10 spunti che, a partire dal caso specifico italiano, vengono proposti ai decisori politici e agli esperti del settore.

Quello della carne coltivata è oggi un argomento polarizzante nel discorso politico mondiale. L’Italia è stato il primo Paese ad approvare una legge che vieta produzione e vendita di prodotti ottenuti tramite agricoltura cellulare: da qui l’urgenza, percepita dalle ricercatrici e dai ricercatori che studiano il tema, di impostare una riflessione che possa contribuire a guidare i decisori politici, e tutte le parti interessate, a intraprendere percorsi di valutazione ragionati, fondati su evidenza scientifica e caratterizzati da un approccio interdisciplinare.

Politecnico di TorinoUniversità di Scienze Gastronomiche di Pollenzo e Università di Torino, insieme all’Università di Roma Tor Vergata, all’Università di Trento, a The Good Food Institute Europe e all’Istituto di scienze delle produzioni alimentari, si pongono in prima fila nell’affrontare una sfida ben precisa: promuovere un sostegno bipartisan alla ricerca scientifica, che permetta a questa di verificare se siano plausibili la sostenibilità e la praticabilità dell’agricoltura cellulare, per poi lasciare alle parti politiche le decisioni in materia di policy. È fondamentale sensibilizzare la coscienza collettiva sull’importanza di garantire ricerca libera e rispettata a priori, tenuta ben distinta dalle scelte regolamentari, necessarie ma attinenti a un dominio diverso in una democrazia che ha tra i propri valori il progresso della conoscenza.

Le ricercatrici e i ricercatori coinvolti nel progetto – 19 in tutto – hanno quindi elaborato dieci spunti confluiti in una nota critica revisionata tra pari pubblicata oggi su One Earth, la rivista dell’editore scientifico Cell Press che si occupa specificatamente di sostenibilità. Dal titolo “Cultivated meat beyond bans: Ten remarks from the Italian case toward a reasoned decision-making process” l’articolo – ad accesso libero e gratuito – vede nel ruolo di autori corrispondenti Michele Antonio Fino, professore di diritto all’Università di Scienze Gastronomiche di Pollenzo, Alessandro Bertero, professore di biotecnologie all’Università di Torino, e Diana Massai, professoressa di bioingegneria al Politecnico di Torino. Hanno con loro partecipato alla stesura del testo esperti in biologia delle cellule staminali e dei muscoli, medicina rigenerativa e ingegneria dei tessuti, bioingegneria, ingegneria industriale, tecnologie e sicurezza alimentare, diritto comparato, filosofia etica, semiotica, psicologia e percezione del consumatore, nonché comunicazione scientifica.

L’attenzione delle ricercatrici e dei ricercatori si è concentrata in primo luogo sulla libertà della ricerca, necessaria all’innovazione. Come garanzia della libertà serve un uso corretto del linguaggio per riferirsi al tema: termini quali “coltivato” o “carne coltivata” – che riportano all’origine biologica delle cellule e al metodo di produzione – non sono equivalenti a “artificiale” o “carne sintetica”. Altrettanto fondamentale è la salvaguardia dell’integrità delle informazioni trasmesse, il discorso pubblico deve infatti diffidare di tutte quelle scorciatoie linguistico-concettuali usate per descrivere i prodotti dell’agricoltura cellulare e che rischiano di compromettere la capacità degli individui di formarsi una propria opinione sulla base dei dati.

L’agricoltura cellulare ha un potenziale importante, in un mondo che si trova oggi ad affrontare sfide alimentari e ambientali non più rimandabili, con la previsione di una crescita della popolazione che raggiungerà tra i 9 e gli 11 miliardi entro il 2050. Ed è pertanto irresponsabile minare la fiducia dei consumatori nella valutazione dei nuovi alimenti, mettendo in discussione le autorità competenti in materia, qual è l’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA).

Nel testo si evidenzia quindi l’importanza di fornire consistente sostegno alla ricerca pubblica allo scopo di mitigare i rischi di iniquità associati ai brevetti privati e ai potenziali monopoli. Gli autori e le autrici si rivolgono ai decisori politici per richiedere una stabilità normativa che possa sostenere gli sforzi della ricerca e il potenziale trasferimento tecnologico in tema di nuovi alimenti. Non manca, infine, un riferimento alla libertà individuale nelle scelte alimentari: una volta appurata la sicurezza e approvata la produzione, la libertà di compiere scelte alimentari non deve essere infatti limitata da alcuna maggioranza ma lasciata al singolo.

“Negli ultimi anni, in diversi paesi è emersa una linea politica contraria alla carne coltivata non fondata sui risultati di una ricerca scientifica compiuta – commentano Alessandro BerteroMichele Antonio Fino e Diana Massai – La situazione creatasi in Italia, con la conseguente crisi di conoscenza acuita da decisioni politiche basate su informazioni come minimo incomplete, ha ispirato la nascita di un collettivo di ricerca fortemente interdisciplinare. La posizione che ne è scaturita è un appello argomentato a riportare il sapere scientifico e la ricerca al centro del dibattito su un tema cruciale com’è quello della agricoltura cellulare. In quanto settima economia mondiale, l’Italia ha la responsabilità di contribuire in modo attivo e consapevole al progresso della conoscenza, prima che venga svolta qualsiasi valutazione su tecnologie capaci di influire sul futuro alimentare globale”.

Torino, 20 dicembre 2024

il primo hamburger di carne coltivata (2013) a Londra, prodotto dall'Università di Maastricht. Fotogramma World Economic Forum estratto da video YouTube (7:53), CC BY 3.0
il primo hamburger di carne coltivata (2013) a Londra, prodotto dall’Università di Maastricht. Fotogramma World Economic Forum estratto da video YouTube (7:53), CC BY 3.0

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

Sviluppato il più grande database di genomi microbici da alimenti, curatedFoodMetagenomicData: servirà per migliorarne qualità, sicurezza e sostenibilità; lo studio europeo del progetto MASTER è stato realizzato anche con il Dipartimento di Agraria della Federico II. Pubblicato ieri sulla rivista Cell.

Uno studio guidato anche dal Dipartimento di Agraria dell’Università degli Studi di Napoli Federico II ha sviluppato un database fondamentale per la caratterizzazione degli alimenti da dati metagenomici, aprendo nuovi scenari per migliorare la qualità, la sicurezza e la sostenibilità degli alimenti.

Il database più vasto di metagenomi da alimenti è stato sviluppato dal progetto MASTER, finanziato dall’Unione Europa. Il relativo articolo scientifico intitolato “Unexplored microbial diversity from 2,500 food metagenomes and links with the human microbiome” è stato pubblicato il 29 agosto 2024 sulla rivista Cell.

Sviluppato il più grande database di genomi microbici da alimenti, curatedFoodMetagenomicData

La risorsa curatedFoodMetagenomicData (cFMD) rappresenta un database fondamentale per lo studio dei metagenomi (il termine che definisce il materiale genomico proveniente da tutti i microrganismi presenti in un ambiente) derivati dagli alimenti. Uno strumento che permetterà di affrontare sfide globali come lo spreco alimentare e la resistenza antimicrobica, aumentando al contempo la sicurezza alimentare attraverso lo studio dei microrganismi che caratterizzano un ambiente.

Il professore Danilo Ercolini, Direttore del Dipartimento di Agraria dell’Università degli Studi di Napoli Federico II dichiara: “La disponibilità di un database così vasto, comprendente metagenomi e genomi da alimenti, rappresenterà una risorsa molto importante per studiare la presenza e il ruolo dei microrganismi negli alimenti e nei processi di lavorazione degli alimenti, con l’obiettivo finale di migliorarne la qualità, la sicurezza e la sostenibilità.” Il prof. Edoardo Pasolli dello stesso Dipartimento aggiunge: “cFMD sarà la base per lo sviluppo di database metagenomici da alimenti ancora più completi, che potranno essere integrati con particolari tipologie di alimenti o aree geografiche ancora poco rappresentante.”

Il coordinatore del progetto MASTER, il professore Paul Cotter (Teagasc, Irlanda) afferma: “cFMD è un grande database di dati metagenomici alimentari, rappresentativo di 15 categorie di alimenti provenienti da 50 paesi. cFMD contiene dati relativi a 3,600 specie microbiche diverse, di cui 290 sono specie nuove. È disponibile gratuitamente per poter essere utilizzato per studi sul microbioma e per applicazioni nell’industria alimentare. Ad esempio, per studiare la componente microbica lungo l’intera catena alimentare, studiare la diffusione di geni di resistenza agli antibiotici, rilevare microrganismi indesiderati e investigare la possibile trasmissione di microrganismi all’uomo. La disponibilità di cFMD rappresenta un importante sviluppo verso un futuro in cui il sequenziamento metagenomico potrebbe sostituire la microbiologia classica come strumento più accurato e rapido per il tracciamento dei microrganismi lungo la catena alimentare.”

Il professore Nicola Segata dell’Università di Trento aggiunge: “Questa risorsa è fondamentale anche per comprendere come il microbioma alimentare potrebbe influenzare la salute umana, poiché alcuni dei microrganismi che introduciamo con la dieta potrebbero diventare membri stabili del nostro microbioma. Abbiamo scoperto che le specie microbiche associate agli alimenti compongono circa il 3% del microbioma intestinale nella popolazione adulta, suggerendo che alcuni dei nostri microrganismi intestinali potrebbero essere acquisiti direttamente dal cibo, o che storicamente, le popolazioni umane abbiano ottenuto questi microbi dagli alimenti e poi questi microbi si siano adattati per diventare parte del microbioma umano. Gli alimenti sono quindi cruciali per la nostra salute anche per i microrganismi che forniscono al nostro microbioma.”

I microrganismi presenti negli alimenti possono avere sia un impatto positivo sulla produzione alimentare, come nel caso della produzione di formaggi e bevande alcoliche, sia un impatto negativo, come nel caso del deterioramento o delle malattie di origine alimentare. Fino a poco tempo fa, l’analisi di questi microrganismi si basava principalmente su approcci tradizionali. L’applicazione di metodi basati sul sequenziamento del DNA ha il potenziale di trasformare le analisi alimentari, consentendo analisi rapide e simultanee di tutti i microrganismi in parallelo, inclusi quelli difficili da coltivare.

Il database rappresenta un grande risultato per la ricerca sul microbioma negli alimenti. È stato reso possibile grazie al sequenziamento di circa 2000 campioni raccolti in aziende alimentari in tutta Europa, che aggiunti a collezioni globali esistenti ha portato l’analisi complessiva a 2500. La risorsa, ad accesso libero, faciliterà lo studio dei microrganismi alimentari a livello globale su larga scala, sia in ambito accademico che industriale.

 

Il Progetto MASTER

MASTER, acronimo di “Microbiome Applications for Sustainable food systems through Technologies and EnteRprise”, è un progetto finanziato dall’Unione Europea nell’ambito di Horizon 2020. Iniziato a gennaio 2019, ha visto il coinvolgimento di 29 partner con l’obiettivo di caratterizzare i microbiomi in diversi ambienti alimentari e non alimentari utilizzando tecnologie di sequenziamento innovative. Lo studio è stato guidato da team dell’Università di Napoli Federico II e dell’Università di Trento (Italia), in collaborazione con Teagasc (Irlanda), Consiglio Superiore di Ricerca Scientifica e Università di León (Spagna), MATIS (Islanda) e FFoQSI (Austria), in aggiunta a molti altri partner.

 

Riferimenti bibliografici:

Carlino et al., “Unexplored microbial diversity from 2,500 food metagenomes and links with the human microbiome”, Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2024.07.039

 

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa Rettorato Università degli Studi di Napoli Federico II.

IL “DISANCORAGGIO” DELL’ATTENZIONE NEI BAMBINI DI 8 MESI PREDIRREBBE LE LORO FUTURE CAPACITÀ SOCIALI: distogliere lentamente l’attenzione da un evento può essere alla base di una minore interazione e comunicazione futura

Pubblicato sul numero speciale di «Cerebral Cortex», dedicato alle basi biologiche dell’autismo, lo studio del team di ricercatori delle università di Padova, Milano, Lecco, Bergamo e Trento.

La ricerca scientifica da tempo mira a comprendere i circuiti neurali alla base delle nostre capacità sociali, il cosiddetto “cervello sociale”, la cui alterazione potrebbe essere alla base dell’autismo, un disturbo dello sviluppo, caratterizzato da comportamenti ristretti e stereotipati e da difficoltà socio-comunicative. Una precoce alterazione dell’attenzione potrebbe essere una delle principali cause di una disfunzione della comunicazione e delle capacità sociali. L’attenzione è quel meccanismo neurale che guida le nostre azioni e la nostra percezione. In particolare, la capacità di distogliere la nostra attenzione, detta anche “disancoraggio”, permette all’infante di spostare il suo interesse dall’evento che ha catturato la sua attenzione, promuovendo, quindi, l’esplorazione più efficiente del mondo circostante in cui può scoprire l’altro, cioè colui che lo cura e lo accudisce, o un suo pari con il quale interagire.

Distogliere troppo lentamente l’attenzione da un evento all’altro può essere alla base di una minore interazione futura? Può cioè determinare il futuro sviluppo delle capacità sociali? Nei bambini di 8 mesi si può già vedere questo disturbo nel disancoraggio? Può questa essere una “spia” precoce del loro successivo sviluppo comunicativo e sociale, che gioca un ruolo chiave in alcuni disturbi del neurosviluppo, principalmente l’autismo?

Queste le premesse all’articolo dal titolo “Infants’ reorienting efficiency depends on parental autistic traits and predicts future socio-communicative behaviors” pubblicato sulla rivista «Cerebral Cortex» in un numero speciale dedicato alle basi biologiche dell’autismo e realizzato da un team di ricercatori coordinati dall’Università di Padova.

«Abbiamo – spiega Luca Ronconi della Facoltà di Psicologia dell’Università Vita-Salute San Raffaele di Milano e primo autore della ricerca – preso in esame un ampio campione di bambini a sviluppo tipico di soli 8 mesi e valutato se, in alcuni, fosse presente un rallentamento nel meccanismo di disancoraggio dell’attenzione. Lo scopo di enucleare questa “spia” nei bimbi in giovanissima età era quello di predire il loro successivo sviluppo comunicativo e sociale a distanza di più di un anno».

Luca Ronconi
Luca Ronconi

«Ci siamo poi chiesti – aggiunge Simone Gori del Dipartimento di Scienze Umane e Sociali dell’Università di Bergamo – se in qualche modo anche nei genitori di questi bambini fossero presenti indici comportamentali che riflettessero delle difficoltà nel modulare l’attenzione in contesti sociali e comunicativi, come, per esempio, difficoltà nell’iniziare una conversazione o un’ipersensibilità per i dettagli ed estremo interesse per un argomento specifico, ovvero comportamenti che si possono riscontrare in forme più gravi nell’autismo, ma che, in forme lievi, non incidono in modo così significativo nelle autonomie o nel benessere personale».

Simone Gori
Simone Gori

«Ciò che emerge – sottolinea Andrea Facoetti del Dipartimento di Psicologia Generale dell’Università di Padova e responsabile della ricerca – è che, anche in bambini a sviluppo tipico, esiste una forte relazione tra una lieve disfunzione del meccanismo automatico di disancoraggio dell’attenzione, controllato dal circuito fronto-parietale dell’emisfero destro, e il loro futuro sviluppo socio-comunicativo, confermato anche dai tratti comportamentali dei loro genitori. La conseguenza più rilevante di questa scoperta – conclude Facoetti – è che mediante specifici programmi di abilitazione dell’attenzione si potrebbe sviluppare una precoce campagna di prevenzione di tali disturbi, la cui incidenza purtroppo sembra ad oggi in continuo aumento, oltre al poter individuare già a 8 mesi i bambini a rischio di un disturbo dell’interazione sociale e della comunicazione che nelle forme più gravi potrebbe anche sfociare nell’autismo».

Andrea Facoetti
Andrea Facoetti

Link alla ricerca: https://doi.org/10.1093/cercor/bhae089

Titolo: titolo “Infants’ reorienting efficiency depends on parental autistic traits and predicts future socio-communicative behaviors” – «Cerebral Cortex» 2024

Autori: Luca Ronconi, Chiara Cantiani, Valentina Riva, Laura Franchin, Roberta Bettoni, Simone Gori, Herman Bulf, Eloisa Valenza e Andrea Facoetti.

Attenzione divisa nel bambino capacità sociali
Attenzione divisa nel bambino

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa dell’Università di Padova

IL CODICE DELLA MEMORIA: L’ERC CONSOLIDATOR GRANT AL PROGETTO DI RICERCAA ATCOM
Il neuroscienziato Roberto Bottini si è aggiudicato il finanziamento dell’European Research Council. Studierà il linguaggio della mente attraverso i movimenti oculari. La ricerca potrà aiutare la diagnosi precoce delle malattie neurodegenerative.

Trento, 23 novembre 2023 – Gli occhi sono lo specchio della mente? Parte da questa domanda il progetto di ricerca di Roberto Bottini, docente al Centro interdipartimentale Mente/Cervello – Cimec, che ha appena ricevuto il finanziamento dell’European Research Council. Il riconoscimento viene assegnato attraverso una selezione su base competitiva, in cui l’unico criterio di valutazione è l’eccellenza scientifica del progetto e il curriculum di chi lo propone. Questa volta, sul bando 2023 della categoria ERC Consolidator Grant destinata a ricercatori e ricercatrici con esperienza tra i sette e i dodici anni dal conseguimento del dottorato di ricerca e con un curriculum scientifico promettente, il tasso di successo è stato del 14,5%. Su 2.130 candidati, il Consiglio europeo della ricerca ne ha selezionati 308, per un totale di 627 milioni di euro. I finanziamenti rientrano nel programma Horizon Europe.
I progetti che si svolgeranno in un ateneo italiano sono 15. Con quello di oggi, l’Ateneo di Trento raggiunge quota 41 riconoscimenti complessivi in tutti gli ultimi programmi europei (Horizon Europe, Horizon 2020, Settimo programma quadro).
Per Roberto Bottini, neuroscienziato cognitivo, è il secondo premio europeo. Il primo nel 2019, l’Erc Starting Grant, per ricercatori con alle spalle dai due ai sette anni di esperienza maturata dopo il conseguimento del dottorato di ricerca.

Il progetto vincitore
Il titolo della ricerca è “Atcom – An attentional code for memory”. L’obiettivo è capire come funziona la memoria umana, qual è il meccanismo da cui nascono i ricordi e le connessioni tra le nozioni acquisite, partendo dai movimenti oculari delle persone. Trovare una sorta di codice attenzionale alla base delle strutture mnemoniche, un po’ come il DNA per le proteine o il codice morse per il linguaggio.
Lo studio, che ha ottenuto un finanziamento di due milioni di euro, si svolgerà utilizzando metodi e tecnologie innovative.

«I movimenti oculari sono un indicatore per l’attenzione. Stanno diventando sempre di più uno strumento diagnostico importante. Quello che vogliamo fare è leggere la mente e riuscire a capire a cosa le persone stanno pensando seguendo questi movimenti con un tracciatore a infrarossi, un eye tracker», spiega Bottini.
«In questo senso gli occhi sono un po’ lo specchio della mente. Riflettono la struttura dei pensieri, ciò che lega diversi concetti e idee. Questo è quello che intendo quando parlo di codice della memoria. Noi sappiamo che Parigi è la capitale della Francia, oppure associamo un certo piatto ad una vacanza. I ricordi possono essere collegati tra di loro in modo diverso. Può esserci un rapporto di causa-effetto, due cose possono essere simili tra di loro oppure opposte, o ancora c’è una relazione di parte con il tutto. Queste relazioni che mettono in contatto le nostre idee, i nostri concetti, sono lo scheletro del nostro pensiero, il tessuto che lega tutto quello che conosciamo. Capire come questo tessuto emerge a livello cerebrale è una sfida ancora aperta».
L’indagine prevede anche l’utilizzo di strumentazioni di brain-imaging per le neuroimmagini del cervello umano, dalla risonanza magnetica alla magnetoencefalografia. In alcuni studi saranno inoltre raccolti dati neurali grazie a dispositivi cerebrali impiantati temporaneamente in alcuni pazienti per motivi medici.
Scoprire e tradurre questo codice neurale può essere utile nella diagnosi precoce delle malattie neurodegenerative. Si tratta di comprendere il meccanismo di quella che viene chiamata relational memory, la capacità di ricordare associazioni tra oggetti, luoghi, persone o eventi. Quella che in pratica aiuta a ricordare la strada di casa o il compleanno di una persona cara. Questo tipo di memoria è il tessuto connettivo che per primo viene danneggiato in patologie come l’Alzheimer.
Infine studiare il codice neurale alla base della memoria e dell’apprendimento può servire a capire quanto l’intelligenza degli esseri umani sia simile e diversa rispetto alle moderne reti neurali artificiali.
Roberto Bottini
Roberto Bottini, vincitore dell’ERC Consolidator Grant per il progetto di ricerca Atcom – An attentional code for memory, per comprendere il codice della memoria

 

Testo e foto dall’Ufficio stampa e Relazioni esterne Direzione Comunicazione e Relazioni esterne dell’Università di Trento

VETRO ESPOSTO AI RAGGI X: Non si comporta più come un solido, ma come un liquido

Osservato per la prima volta il comportamento di questo materiale quando raggiunge il punto di cedimento tramite irraggiamento con raggi X: non si comporta più come un solido, ma come un liquido.

Rappresentazione dell'assorbimento di raggi X in un vetro
Rappresentazione dell’assorbimento di raggi X in un vetro

Un vetro è, essenzialmente, un liquido che può fluire e scorrere, ma con tempi estremamente lunghi. Quando la sua temperatura è sufficientemente bassa rispetto alla quella di fusione (nota come temperatura di transizione vetrosa), il tempo necessario perché il vetro fluisca è praticamente infinito e siamo di fronte a un solido propriamente detto. Un vetro a temperatura sufficientemente bassa è dunque un solido che, a livello microscopico, conserva la struttura disordinata tipica di un liquido o – come a volte si dice – è un “liquido congelato’”.

I vetri, quindi, si comportano come tutti gli altri solidi: se sottoposti a una piccola trazione esterna si deformano elasticamente come delle molle, sostengono questi sforzi esterni per poi ritornare alla loro forma iniziale una volta eliminata la sollecitazione. Se la trazione porta a una deformazione che supera un valore limite (che dipende dal materiale), i vetri cominciano a presentare una risposta “plastica”: se si smette di tirare il materiale, esso non ritorna più alla forma iniziale ma resta parzialmente deformato in modo permanente. La deformazione plastica corrisponde a una successione di eventi microscopici in ciascuno dei quali un gruppo di una decina di atomi, vicini tra loro, si sposta in maniera coordinata. Sono spostamenti non reversibili e le nuove posizioni atomiche restano tali anche quando la trazione esterna viene eliminata.

L’accumularsi nei vetri di questi eventi plastici può dar luogo a fenomeni spettacolari: se un vetro è tirato sufficientemente si arriva a un punto di cedimento in cui le zone plastiche diventano così numerose da cambiare le proprietà del sistema stesso. La maggior parte dei vetri a cui siamo abituati (vetri silicati) sono fragili e, al punto di cedimento, si frantumano catastroficamente. Altri vetri, come alcune plastiche, sono invece duttili e, al punto di cedimento, cominciano a fluire come farebbe un vero e proprio liquido. Questi processi sono stati studiati in dettaglio con misure macroscopiche andando ad osservare, per esempio, la risposta del sistema a sollecitazioni meccaniche. Molte domande rimangono però ancora aperte, in particolare riguardo al moto degli atomi fino al cedimento. Studiare il punto di cedimento in vetri ossidi è molto difficile sperimentalmente perché il vetro, in trazione, di solito si frantuma. Tuttavia irraggiandolo con i raggi X è possibile studiare con risoluzione atomica quello che non si può fare con le classiche tecniche di laboratorio.

Lo studio del team di ricercatori dell’Università di Padova, Università di Trento, Centro DESY di Amburgo e Università di Bruxelles guidato dal Professor Giulio Monaco del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” dell’Ateneo patavino recentemente pubblicato su «Physical Review X» con il titolo “Reaching the Yield Point of a Glass During X-Ray Irradiation” apre nuove prospettive sulle proprietà elasto-plastiche in vetri fragili come, ad esempio, quelli delle finestre delle nostre case.

Grazie all’uso di luce di sincrotrone prodotta in grandi acceleratori di elettroni, come quello di DESY ad Amburgo, si sono generati fasci di raggi X con dosi di radiazione assorbita miliardi di volte maggiori di quelle utilizzate per uso medico. Quando questi fasci sono stati indirizzati su vetri gli atomi vengono spostati dalla loro posizione iniziale e cominciano a muoversi.

«Il fenomeno è stato studiato dal nostro gruppo – dice Giulio Monaco team leader della ricerca – e abbiamo visto che questi atomi non seguono le leggi della semplice diffusione, ma piuttosto processi più complessi come l’iper-trasporto. Abbiamo visto come tali meccanismi, originati dall’assorbimento di raggi X, possono essere utilizzati sia per portare il vetro fino al punto di cedimento che per studiare come cambiano le proprietà meccaniche alla scala atomica man mano che il vetro si avvicina a tale punto».

«Siamo riusciti a seguire come cambia la natura del vetro man mano che procede l’irraggiamento – continua Alessandro Martinelli –. Quando i raggi X vengono assorbiti dal vetro lasciano dei “difetti”, ovvero atomi spostati rispetto alla propria configurazione di equilibrio. Questo però è un effetto non localizzato, cioè “tutti” gli atomi attorno al difetto vengono perturbati, e ciò si ripercuote a tutto il materiale. Come per un sasso gettato in un punto dello stagno, la posizione in cui la radiazione viene assorbita, le onde generate si propagano sulla superficie con un effetto minore quanto più lontani si è dal punto di impatto».

«Possiamo immaginare i difetti generati dai raggi X come minuscole molle compresse che esercitano una piccola forza sugli atomi vicini. Aggiungendo sempre più molle, cioè aumentando l’assorbimento dei raggi X, siamo stati in grado di monitorare le proprietà meccaniche del vetro all’aumentare del numero di difetti generati – spiega Francesco Dallari –. Il processo è simile a quello che accade quando un materiale viene compresso o tirato, ma qui il tutto avviene alla scala del decimilionesimo di millimetro».

«Quando si comincia a irraggiare un vetro quest’ultimo risponde come una molla, ovvero elasticamente. Gli atomi si spostano come biglie, con movimenti a velocità (media) costante. Tuttavia aumentando l’irraggiamento, e quindi il numero di difetti, gli spostamenti diventano sempre più lunghi e intermittenti, con accelerazioni improvvise. Ad un certo punto, però, il vetro mostra delle proprietà completamente inaspettate: se il numero di difetti è abbastanza elevato il sistema non si comporta più come un solido, ma come un liquido – conclude Giulio Monaco –. Questo comportamento, che caratterizza il punto di cedimento, non era mai stato osservato attraverso l’irraggiamento con raggi X. Questo studio è il primo caso di raggiungimento del punto di cedimento tramite irraggiamento con raggi X, dove si osserva la transizione di un solido elastico a un solido plastico. Questo studio apre dunque nuove prospettive per lo studio delle proprietà meccaniche nei vetri, con un approccio locale e una risoluzione atomica, ma mostra allo stesso tempo come trasformare un vetro inizialmente fragile in un vetro duttile, con possibile interesse anche a livello di applicazioni».

Giulio Monaco
Giulio Monaco

Link alla ricerca: https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.041031

Titolo: “Reaching the Yield Point of a Glass During X-Ray Irradiation” – «Physical Review X» 2023

Autori: Alessandro Martinelli, Federico Caporaletti, Francesco Dallari, Michael Sprung, Fabian Westermeier, Giacomo Baldi e Giulio Monaco.

 

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa dell’Università di Padova.

ZePrion: in orbita per sviluppare nuovi farmaci 

Lanciato verso la Stazione Spaziale Internazionale l’esperimento ZePrion, che avrà il compito di confermare il meccanismo molecolare alla base di un innovativo protocollo farmaceutico per contrastare le malattie da prioni. Sviluppato da un gruppo internazionale di ricercatori, tra cui le scienziate e gli scienziati italiani delle università di Milano-Bicocca e Trento, della Fondazione Telethon, dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dell’Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IBBA), l’esperimento potrebbe avere ricadute importanti anche per altre malattie.

Lancio di NG-19 con l'esperimento ZePrion. Foto NASA
Lancio di NG-19 con l’esperimento ZePrion. Foto NASA

Un esperimento lanciato con successo oggi, mercoledì 2 agosto 2023, verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), potrebbe portare ad una validazione del meccanismo di funzionamento di un protocollo del tutto innovativo per lo sviluppo di nuovi farmaci contro gravi malattie neurodegenerative e non solo. Frutto di una collaborazione internazionale che coinvolge diversi istituti accademici e l’azienda israeliana SpacePharma, l’esperimento ZePrion vede un fondamentale contributo dell’Italia attraverso l’Università Milano-Bicocca, l’Università di Trento, la Fondazione Telethon, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), e l’Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IBBA). Decollato con la missione spaziale robotica di rifornimento NG-19 dalla base di Wallops Island, in Virginia (USA), ZePrion si propone di sfruttare le condizioni di microgravità presenti in orbita per verificare la possibilità di indurre la distruzione di specifiche proteine nella cellula, interferendo con il loro naturale meccanismo di ripiegamento (folding proteico). L’arrivo di NG-19 e ZePrion sulla ISS è previsto per venerdì 4 agosto, quando in Italia saranno all’incirca le 8:00.

Il successo dell’esperimento ZePrion fornirebbe un possibile modo per confermare il meccanismo molecolare alla base di una nuova tecnologia di ricerca farmacologica denominata Pharmacological Protein Inactivation by Folding Intermediate Targeting (PPI-FIT), sviluppata da due ricercatori delle Università Milano-Bicocca e di Trento e dell’INFN. L’approccio PPI-FIT si basa sull’identificazione di piccole molecole (dette ligandi), in grado di unirsi alla proteina che costituisce il bersaglio farmacologico durante il suo processo di ripiegamento spontaneo, evitando così che questa raggiunga la sua forma finale.

“La capacità di bloccare il ripiegamento di specifiche proteine coinvolte in processi patologici apre la strada allo sviluppo di nuove terapie per malattie attualmente incurabili”,

spiega Pietro Faccioli, professore dell’Università Milano-Bicocca, ricercatore dell’INFN, coordinatore dell’esperimento e co-inventore della tecnologia PPI-FIT.

Un tassello finora mancante per la validazione della tecnologia è la possibilità di ottenere un’immagine ad alta risoluzione del legame tra le piccole molecole terapeutiche e le forme intermedie delle proteine bersaglio (quelle che si manifestano durante il ripiegamento), in grado di confermare in maniera definitiva l’interruzione del processo di ripiegamento stesso. In genere, questo tipo di immagine viene ottenuta analizzando con una tecnica chiamata cristallografia a raggi X cristalli formati dal complesso ligando-proteina. Nel caso degli intermedi proteici, però, gli esperimenti necessari non sono realizzabili all’interno dei laboratori sulla Terra, in quanto la gravità genera effetti che interferiscono con la formazione dei cristalli dei corpuscoli composti da ligando e proteina, quando questa non abbia ancora raggiunto la sua forma definitiva. Questo ha spinto le ricercatrici e i ricercatori della collaborazione ZePrion a sfruttare la condizione di microgravità che la Stazione Spaziale Internazionale mette a disposizione.

“Esiste infatti chiara evidenza che la microgravità presente in orbita fornisca condizioni ideali per la creazione di cristalli di proteine”, illustra Emiliano Biasini, biochimico dell’Università di Trento e altro co-inventore di PPI-FIT, “ma nessun esperimento ha provato fino ad ora a generare cristalli di complessi proteina-ligando in cui la proteina non si trovi in uno stato definitivo”.

Esattamente quanto si propone di fare l’esperimento ZePrion, lavorando in modo specifico sulla proteina prionica, balzata tristemente agli onori della cronaca negli anni Novanta durante la crisi del ‘morbo della mucca pazza’. Questa malattia è infatti causata da una forma alterata della proteina prionica chiamata prione, coinvolta in gravi malattie neurodegenerative dette appunto ‘da prioni’ tra le quali la malattia di Creutzfeld-Jakob o l’insonnia fatale familiare.

“Anche grazie al sostegno di Fondazione Telethon, che da sempre supporta le mie ricerche per individuare nuove terapie contro queste malattie, abbiamo l’opportunità di validare del meccanismo di funzionamento della tecnologia PPI-FIT, che potrebbe rappresentare veramente un punto di svolta in questo settore”, aggiunge Biasini.

“In orbita sarà possibile generare cristalli formati da complessi tra una piccola molecola e una forma intermedia della proteina prionica, che in condizioni di gravità ‘normale’ non sarebbero stabili. Questi cristalli potranno poi essere analizzati utilizzando la radiazione X prodotta con acceleratori di particelle, per fornire una fotografia tridimensionale del complesso con un dettaglio di risoluzione atomico. Campioni non cristallini ottenuti alla SSI verranno inoltre analizzati per Cryo-microscopia Elettronica di trasmissione (Cryo/EM)”, sottolinea Pietro Roversi, ricercatore CNR-IBBA.

ZePrion si compone di un vero e proprio laboratorio biochimico in miniatura (lab-in-a-box) realizzato da SpacePharma, che opererà a bordo della Stazione Spaziale Internazionale e verrà controllato da remoto. Oltre alla componente italiana, la collaborazione ZePrion si avvale della partecipazione delle scienziate e degli scienziati dell’Università di Santiago di Compostela.

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università di Milano-Bicocca.

L’elettronica ricavata dagli scarti della frutta nei laboratori della Libera Università di Bolzano: nuove strategie per il riciclo dei dispositivi

Anche l’elettronica diventa “circolare”, grazie a un progetto che nasce all’intersezione delle competenze di varie Facoltà della Libera Università di Bolzano. Nei laboratori dell’università al NOI Techpark è stata testata una nuova tecnologia sostenibile ed ecologica che utilizza la carta prodotta con gli scarti della frutta (mele, kiwi e uva) come substrato per dispositivi stampati flessibili. Alcune possibili applicazioni: come biosensori per il monitoraggio di funzioni corporee oppure nell’agricoltura di precisione.

elettronica scarti della frutta riciclo Electronics from fruit waste

Il continuo incremento dell’uso di dispositivi elettronici nelle società avanzate, assieme agli ovvi vantaggi, suscita preoccupazioni giustificate anche dal punto di vista ecologico e sociale, sa per quanto riguarda il reperimento dei materiali rari necessari a produrli, che per il loro corretto smaltimento e riciclo. Si pone quindi la necessità di ripensarne la produzione per renderla sostenibile e di riutilizzare i componenti tecnologici in un’ottica circolare.

L’équipe di ricerca del Sensing Technologies Lab, il laboratorio di nanotecnologie e sensoristica di unibz al NOI Techpark di Bolzano, diretta dai proff. Paolo Lugli e Luisa Petti, ha sviluppato assieme a partner interni e internazionali una nuova tecnologia che utilizza la carta realizzata a partire dagli scarti della frutta per produrre circuiti elettronici stampati. Lo spunto iniziale è venuto da un progetto interno di unibz tra i gruppi del prof. Lugli e del prof. Nitzan Cohen, preside della Facoltà di Design e Arti. Ad essi si sono aggiunti altri ricercatori e ricercatrici della Facoltà di Ingegneria (Prof. Niko Münzenrieder) e di quella di Scienze ambientali, agrarie e alimentari (Prof. Stefano Cesco, prof.ssa Tanja Mimmo e il ricercatore Andrea Polo) oltre che delle Università di Trento, Padova e del Sussex. Finanziamenti sono arrivati anche da un progetto bilaterale della Provincia Autonoma di Bolzano nell’ambito della cooperazione tra Sudtirolo e Svizzera, coordinato dal ricercatore Giuseppe Cantarella.

L’équipe transdisciplinare ha spiegato i test effettuati e i risultati ottenuti in laboratorio nell’articolo scientifico Laser-Induced, Green and Biocompatible Paper-Based Devices for Circular Electronics, pubblicato su una delle migliori riviste internazionali nel campo dei materiali innovativi “Advanced Functional Materials (la cui copertina riporta un’immagine ispirata al progetto). Il testo descrive una tecnologia sostenibile e biocompatibile, a rifiuti zero.

elettronica scarti della frutta riciclo Electronics from fruit waste

L’innovazione? Nella produzione e nello smaltimento

Il processo produttivo prevede l’utilizzo della stampa laser per carbonizzare la superficie del substrato di cellulosa ricavata dai processi di lavorazione di mele, kiwi e uva. I substrati di carta sono realizzati con sottoprodotti della lavorazione di mele, uva e kiwi e rimpiazzano l’uso di polpa di legno vergine tipicamente usata per realizzare substrati di carta, riducendo così l’utilizzo di risorse naturali e privilegiando il riutilizzo di prodotti alimentari di scarto. Ottimizzando i parametri del laser, i ricercatori sono stati in grado di realizzare dispositivi elettronici come condensatori, biosensori ed elettrodi per il monitoraggio degli alimenti (es. per il controllo della maturazione della frutta) e per la misurazione della frequenza cardiaca e dell’attività respiratoria. La cellulosa a base di frutta e completamente priva di plastica si è rivelata sicura anche per l’uso sulla pelle umana. L’impiego di sostanze naturali permette infatti ai componenti elettronici di essere biocompatibili con i fibroblasti dermici umani, potenzialmente nei wearables e nei sistemi a contatto con la pelle.

L’elettronica ricavata dagli scarti della frutta: nuove strategie per il riciclo dei dispositivi

L’uso di un substrato naturale consente di attuare due strategie per il riciclo dell’elettronica. Nella prima, i dispositivi possono dissolversi a temperatura ambiente in un arco 40 giorni senza rilasciare residui nocivi: i componenti elettronici a base di carta si dissolvono in succo di limone (acido citrico), una soluzione naturale molto diffusa e a basso costo. Nella seconda, vengono reintrodotti in natura come supporto per la crescita delle piante o per l’ammendamento del suolo. Grazie a queste sue caratteristiche, questa tecnologia elettronica a basso costo può trovare applicazione per applicazioni nel mercato alimentare, nella diagnostica medica e nell’agricoltura intelligente e nell’Internet delle cose, con un impatto nullo o addirittura positivo sull’ecosistema.

“Una tecnologia sostenibile e attenta ai consumi energetici per la fabbricazione di dispositivi elettronici richiede caratteristiche speciali come la lavorabilità su grandi superfici, un consumo energetico limitato e il basso costo di fabbricazione. La tecnica che abbiamo sperimentato è completamente sostenibile, verde e circolare perché utilizza substrati di carta ottenuti dalla lavorazione degli scarti della frutta e una tecnologia di stampa, basata sulla carbonizzazione creata per mezzo di un semplice laser. Potrebbe rappresentare un importante passo avanti per la commercializzazione dell’elettronica”,

spiega il prof. Paolo Lugli, rettore della Libera Università di Bolzano e responsabile del Sensing Technologies Lab.

Paolo Lugli
Paolo Lugli

Il ricercatore Giuseppe Cantarella, ex unibz trasferitosi recentemente alla Università di Modena e Reggio Emilia, primo autore dell’articolo, aggiunge:

“La sostenibilità è un argomento che tocca la nostra società e la nostra vita sotto diversi punti di vista. Anche nel mondo della ricerca, è necessario affrontare questa sfida globale, con nuove tecnologie che possano ridurre il loro impatto ambientale per salvaguardare il nostro pianeta e le risorse naturali a disposizione. I risultati del nostro studio dimostrano una nuova linea di ricerca, nella quale dispositivi elettronici possono essere sviluppati con una drastica riduzione dei rifiuti generati e con l’uso di nuove tecniche di fabbricazione a bassa emissione di carbonio. Auspico che il nostro sia il primo di una lunga serie di studi sullo sviluppo sostenibile di sistemi intelligenti e nuove tecnologie in ambito elettronico”.

 

Testo, video e foto dall’Ufficio Staff stampa e organizzazione eventi Libera Università di Bolzano – Freie Universität Bozen, sull’elettronica ricavata dagli scarti della frutta e nuove strategie per il riciclo dei dispositivi.

JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer): verso il pianeta Giove per svelare i misteri delle sue lune ghiacciate, Ganimede, Europa e Callisto

La sonda lanciata il 14 aprile, arriverà a destinazione dopo otto anni di crociera.

A bordo importanti strumenti finanziati e sviluppati sotto la guida dell’Agenzia Spaziale Italiana con la partecipazione di un team scientifico a cui ha preso parte anche la Sapienza.

Le più grandi lune di Giove. Crediti: ESA – Agenzia Spaziale Europea

Giove e le sue lune ghiacciate – Ganimede, Europa e Callisto – saranno il fulcro dell’indagine della sonda JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer), lanciata con successo oggi, 14 aprile alle 14.15 ora italiana, dalla Guyana francese.

JUICE raggiungerà Giove nel 2031, svolgendo la sua missione di studio per tre anni nell’ambiente giovano, molto somigliante a un sistema solare in miniatura. Lì dovrà portare a termine una complessa serie di compiti: dall’osservazione dell’atmosfera e della magnetosfera di Giove, a quella dell’interazione delle lune galileiane con il pianeta.

La sonda visiterà Callisto (il corpo celeste maggiormente ricoperto di crateri nel sistema solare), che potrebbe nascondere un oceano interno, e sonderà gli strati più superficiali della calotta ghiacciata di Europa, identificando siti appropriati per una possibile esplorazione in situ. JUICE terminerà la sua missione a settembre 2035 orbitando per quattro mesi attorno a Ganimede, l’unica luna dotata di un proprio campo magnetico. Sarà la prima volta che una sonda spaziale orbiterà attorno a un satellite diverso dalla nostra Luna. Proprio nella sua fase finale la missione svelerà i risultati più attesi, osservando i dettagli della superficie ghiacciata di Ganimede e fornendo uno spaccato della sua struttura interna.

Lo studio comparato dei tre satelliti gioviani in un’unica missione permetterà di comprendere le cause della loro diversità, dominata dall’influenza di Giove, e di fornire nuovi dati sulla formazione dei sistemi planetari.

Uno dei principali temi scientifici di JUICE riguarda l’eventuale abitabilità degli ambienti dei pianeti giganti e in particolare la possibilità che i satelliti ghiacciati di Giove possano rappresentare un ambiente potenzialmente in grado di supportare attività biotica per tempi lunghi.

La scelta della missione JUICE è il coronamento di un processo iniziato nel 2004, anno in cui l’Agenzia spaziale europea (Esa) ha avviato un’ampia consultazione della comunità scientifica per identificare i traguardi dell’esplorazione planetaria europea nel decennio successivo.

JUICE: ricostruzione artistica
JUICE: ricostruzione artistica. Crediti: ESA – Agenzia Spaziale Europea

La missione dell’Esa, selezionata dallo Space Programme Committee, vede un’importante partecipazione dell’Italia attraverso l’Agenzia spaziale italiana (Asi) e diversi enti e università tra i quali Sapienza Università di Roma, che hanno partecipato alla realizzazione di 3 strumenti: lo strumento di radioscienza e geofisica 3GM, il radar RIME, la camera JANUS.

3GM (Gravity and Geophysics of Jupiter and the Galilean Moons), guidato da Luciano Iess, del Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale della Sapienza, comprende un transponder in banda Ka e un oscillatore ultrastabile (USO), realizzato dall’Agenzia Spaziale Israeliana (ISA). Questo insieme di strumenti sarà utilizzato per misurare il campo di gravità e la struttura profonda delle lune ghiacciate, per determinare l’estensione dell’oceano interno di Ganimede e per studiare l’atmosfera di Giove. La strumentazione di 3GM comprende anche un accelerometro ad alta precisione (HAA), necessario per calibrare i disturbi dinamici interni del satellite, in particolare dovuti al movimento del propellente nei serbatoi.

RIME (Radar for Icy Moon Exploration), radar sottosuperficiale ottimizzato per penetrare la superficie ghiacciata dei satelliti galileiani fin alla profondità di 9 km con una risoluzione verticale fino a 30 m.Il radar RIME è frutto di una collaborazione tra l’Università di Trento e il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA.

JANUS (Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator) è una camera ottica per studiare la morfologia e i processi globali regionali e locali sulle lune e per eseguire la mappatura delle nubi di Giove.

Importante, inoltre, il coinvolgimento italiano per quanto riguarda la testa ottica dello strumento MAJIS (Moons and Jupiter Imaging Spectrometer), uno spettrometro iper-spettrale a immagine per osservare le caratteristiche e le specie minori della troposfera di Giove nonché per la caratterizzazione dei ghiacci e dei minerali sulle lune ghiacciate.

JUICE: ricostruzione artistica
JUICE: ricostruzione artistica. Crediti: ESA – Agenzia Spaziale Europea

Ai team scientifici dei quattro strumenti finanziati dall’Asi partecipano molte università e istituti di ricerca italiani e stranieri. I Principal Investigator di 3GM, RIME e JANUS appartengono rispettivamente a Sapienza Università di Roma, all’Università di Trento e all’Inaf – Istituto Nazionale di Astrofisica, a cui appartiene anche il Co-Principal Investigator di MAJIS.

Testo e immagini dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

NUOVE SCOPERTE SUI MECCANISMI MOLECOLARI ALLA BASE DELLE MALATTIE NEURODEGENERATIVE

Due ricerche del laboratorio di Maria Pennuto (UNIPD-VIMM) e Manuela Basso (UNITRENTO) pubblicati su «Nature Communications»

Gli studi del team di ricerca guidato dalla Prof.ssa Maria Pennuto (Università di Padova e VIMM) e dalla Prof.ssa Manuela Basso (Università di Trento) sulla malattia di Kennedy hanno portato a nuove scoperte ed evidenze sui meccanismi molecolari alla base della malattia.

Nuovi risultati per il team di ricerca guidato dalla Prof.ssa Maria Pennuto – Principal Investigator del VIMM e Professore Associato dell’Università degli Studi di Padova – che da diversi anni sta investigando il coinvolgimento del muscolo scheletrico nella malattia neurodegenerativa nota come malattia di Kennedy.

Se è stato dimostrato e provato da molti studi internazionali che questa malattia – causata da una mutazione del recettore degli ormoni (androgeni) – parte da processi patologici che iniziano nel muscolo scheletrico e che causano la perdita dei neuroni che regolano il movimento volontario, sono emerse nuove evidenze da una prima ricerca dal titolo “Defective excitation-contraction coupling and mitochondrial respiration precede mitochondrial Ca2+ accumulation in spinobulbar muscular atrophy skeletal muscle”, pubblicata sulla rivista «Nature Communications».

Realizzata e condotta dal team della Prof.ssa Pennuto con Caterina Marchioretti, Giulia Zanetti e Marco Pirazzini, la ricerca dimostra che nella malattia di Kennedy ci sono alterazioni precoci della capacità dei muscoli di contrarsi e di produrre energia, che si traduce in una progressiva alterazione della capacità dei muscoli di produrre la forza necessaria ad effettuare un movimento senza stancarsi precocemente.

L’altro risultato, pubblicato sempre su «Nature Communications», emerge dallo studio con titolo “LSD1/PRMT6-targeting gene therapy to attenuate androgen receptor toxic gain-of-function ameliorates spinobulbar muscular atrophy phenotypes in flies and mice” – frutto del lavoro del team della Prof. Pennuto con Ramachandram Prakasam e Roberta Andreotti e di Manuela Basso con Angela Bonadiman dell’Università di Trento) – in cui si spiega che questi fenomeni sono dovuti alla presenza nel muscolo di fattori che interagiscono con la proteina mutata.

A partire da questa evidenza, il gruppo di ricerca ha generato delle piccole molecole capaci di ridurre l’espressione di quei fattori che interagiscono con la proteina mutata, dimostrando che così facendo si migliora lo stato di salute dei muscoli e dei neuroni da loro contattati.

«Le malattie neurodegenerative sono una vasta categoria di condizioni patologiche che va da disordini cognitivi a motori, e dove i sintomi clinici sono dovuti al malfunzionamento di specifiche popolazioni del sistema nervoso centrale. Ciò che è attualmente oggetto di indagine è il meccanismo, o meglio i meccanismi molecolari alla base di queste malattie – sottolinea Maria Pennuto. Un concetto che è emerso negli ultimi anni è che molto spesso le malattie neurodegenerative sono multi-sistemiche e non coinvolgono solo i neuroni, ma diversi tipi di cellule e organi oltre al sistema nervoso. Queste due ricerche ci portano un passo avanti verso la comprensione di questi meccanismi, andando a identificare nuovi target terapeutici che verranno sviluppati dai gruppi coinvolti nei prossimi anni».

«In questi anni ci siamo chieste come poter preservare la funzione fisiologica del recettore degli androgeni, eliminando quella tossica legata alla mutazione. In questo studio siamo riuscite a realizzare questo nostro obiettivo e siamo pronte a investire i prossimi anni per traslare questo nostro approccio dalla ricerca di base alla clinica» afferma Manuela Basso.

Il progetto di ricerca della prof.ssa Maria Pennuto sulla malattia di Kennedy è iniziato nel 2013, quando ha ricevuto un finanziamento di oltre 500.000 euro da parte della Provincia Autonoma di Trento, nell’ambito del programma per le carriere dell’Istituto Telethon-Dulbecco (DTI), che le ha permesso di creare un gruppo di ricerca indipendente per lo studio di questa patologia.

LINK AI PAPER SU NATURE COMMUNICATIONS:

https://www.nature.com/articles/s41467-023-36185-w

https://www.nature.com/articles/s41467-023-36186-9

malattie neurodegenerative malattia di Kennedy
Nuove scoperte sui meccanismi molecolari alla base delle malattie neurodegenerative

MARIA PENNUTO

Maria Pennuto si è laureata con lode in Scienze Biologiche nel 1996 all’Università “La Sapienza” di Roma. Nel 2000 ha ottenuto il diploma di dottore di ricerca in “Biologia cellulare (Cellulare e Molecolare)” (XIII ciclo) all’Università degli Studi di Milano. Dal 2001 al 2004, ha svolto un post-dottorato nel laboratorio del Dr Lawrence Wrabetz (San Raffaele, Milano), dove ha investigato i meccanismi molecolari alla base della malattia della mielina periferica Charcot-Marie-Tooth tipo 1B. Nel 2005 si è recata al National Institute of Neurological Disorders and Stroke (National Institutes of Health, NIH, Bethesda, MD) negli USA, dove ha svolto attività di ricerca come visiting post-dottorato nel laboratorio del Dr Kenneth Fischbeck, investigando i meccanismi molecolari alla base delle malattie del motoneurone. Nel 2008 ha ottenuto la posizione di Staff Scientist al Dipartimento di Neurologia della University of Pennsylvania (UPenn, Philadelphia, PA USA), dove ha continuato la propria attività di ricerca sulle malattie neurodegenerative.

Nel 2009 la Professoressa Pennuto è rientrata in Italia con una posizione di ricercatore indipendente al Dipartimento di “Neuroscience and Brain Technologies” dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova. Qui ha diretto l’unità di ricerca sulle basi molecolari delle malattie neuromuscolari degenerative quali SBMA e SLA. Nel 2013 ha vinto il premio alla carriera Dulbecco Telethon (DTI) e ha ottenuto una posizione di Ricercatore di tipo B al Centro di Biologia Integrata dell’Università di Trento. Nel 2017 Maria ha ottenuto una posizione di Professore Associato all’Università degli Studi di Padova. A partire dal 2018 è capo unità nell’Istituto Veneto di Medicina Molecolare (VIMM), Padova.

Maria Pennuto
Maria Pennuto

MANUELA BASSO

Manuela Basso si è laureata con lode e dignità di Stampa in Biotecnologie Mediche presso l’Università degli Studi di Torino nel 2002 con una tesi realizzata presso il Bioindustry Park del Canavese. Nel 2008 ha ottenuto il diploma di dottore di ricerca in Life Science presso l’università inglese The Open University e l’Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri lavorando sulla Sclerosi Laterale Amiotrofica. Dal 2008 al 2012 ha svolto un post-dottorato nel laboratorio del Dr Rajiv Ratan, presso il Burke Neurological Institute e il Weill Medical College, Cornell University, New York. Dal 2012 al 2013 è stata promossa alla posizione di Instructor alla Cornell University dove ha studiato i meccanismi molecolari coinvolti nella morte neuronale.

Nel novembre 2013 è rientrata in Italia con chiamata diretta dall’Università di Trento e ha iniziato a dirigere il suo gruppo di ricerca. Ad oggi Manuela Basso è professore Associato presso il Dipartimento di Biologia Cellulare, Computazionale e Integrata (Dipartimento CIBIO).

Manuela Basso. Foto © UniTrento, di Federico Nardelli

Testo e foto dagli Uffici Stampa dell’Università degli Studi di Padova, di Trento e VIMM sulla scoperta dei meccanismi molecolari alla base delle malattie neurodegenerative.

L’EFFETTO FLIPPER DEGLI ATOMI ESPOSTI AI RAGGI X: ALCUNI VETRI DIVENTANO FLUIDI

Lo studio pubblicato su «PNAS» dal team di ricerca guidato dall’Università di Padova mostra, per la prima volta, come gli atomi di alcuni vetri, esposti a raggi X, si spostano in risposta a tante piccole “molle cariche” che si accendono in maniera casuale nel materiale. L’effetto medio è che gli atomi si muovono con una serie di accelerazioni improvvise, un po’ come biglie in un flipper. La ricerca mostra una possibile nuova strategia per modificare, e dunque alla fine controllare, le proprietà fisiche dei vetri.

Un vetro può essere realizzato raffreddando rapidamente un liquido – si pensi ad un comune oggetto di vetro ottenuto per raffreddamento del fuso. In conseguenza di questa procedura, nello stato vetroso gli atomi si trovano in una forma disordinata, come in un liquido. A differenza di quest’ultimo, però, la loro configurazione resta pressoché fissa, vale a dire che gli atomi sono vincolati alla loro posizione di equilibrio e possono spostarsi all’interno del materiale solo in tempi estremamente lunghi (comunque troppo estesi anche per un osservatore molto paziente). Recentemente si è rilevato che, esponendo i vetri a un fascio di raggi X di intensità sufficiente, è possibile indurre spostamenti degli atomi all’interno dei vetri: sottoposti ai raggi X i vetri fluiscono, come i liquidi.

L’origine di questo fenomeno è ancora dibattuta e la ricerca dal titolo “Stochastic atomic acceleration during the X-ray-induced fluidization of a silica glass” pubblicata su «PNAS», nata da una collaborazione del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova con Istituto di Fisica dell’Università di Amsterdam, centro di ricerca DESY di Amburgo e Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento, getta nuova luce su come gli atomi, esposti a raggi X, possano spostarsi all’interno della struttura disordinata del vetro su distanze altrimenti irraggiungibili in tempi così brevi.

«Con una serie di misure eseguite con una tecnica nota come spettroscopia di correlazione di fotoni X (XPCS) e realizzate nel sincrotrone PETRA III del centro di ricerca DESY ad Amburgo – afferma Francesco Dallari, ricercatore post-doc del Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell’Università di Padova –  è stato possibile tracciare questi spostamenti a partire dalla scala interatomica che è dell’ordine dell’angstrom, pari ad un decimilionesimo di millimetro, fino a distanze di svariate centinaia di angstrom, per intenderci della dimensione di un coronavirus».

Francesco Dallari
Francesco Dallari

La dinamica osservata segue le leggi di quello che viene definito “iper-trasporto”, ossia un tipo di moto dove la distanza percorsa dagli atomi aumenta col passare del tempo più rapidamente non solo di quanto non avvenga in una semplice diffusione (si pensi ad una goccia di caffè che si estende in una tazza di latte) ma addirittura di quanto non avvenga quando una particella si muove a velocità costante in una certa direzione.

«In pratica – spiega il Professor Giulio Monaco del Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell’Università di Padova – i raggi X che raggiungono il vetro generano dei difetti all’interno del materiale. Questi inducono dei campi di forza che si comportano come delle molle compresse che a loro volta spostano gli atomi vicini fino a distanze dell’ordine di centinaia o migliaia di angstrom».

Giulio Monaco atomi flipper
Giulio Monaco

Quando, dopo un sufficiente irraggiamento, questi difetti diventano densi (abbastanza numerosi), gli atomi si spostano in risposta a tante piccole molle cariche che si “accendono” in maniera casuale nel materiale. L’effetto medio è che gli atomi si muovono con una serie di accelerazioni improvvise, un po’ come palline in un flipper: una traiettoria caratterizzata da tanti spostamenti brevi intervallati da spostamenti sorprendentemente lunghi seguendo una distribuzione di probabilità nota come distribuzione di Lévy.

Questo tipo di distribuzione di spostamenti è osservata in una classe di situazioni molto diverse fra loro: dalla materia interstellare accelerata da campi magnetici distribuiti in maniera casuale, fino alle migrazioni di animali o al trasporto di persone.

Le particelle, quindi, si muovono eseguendo piccoli passi e spostandosi di poco, ma hanno sempre una certa probabilità di eseguire improvvisamente un salto estremamente lungo che le trasporta in una nuova regione dello spazio dove eseguono di nuovo piccoli passi per poi spostarsi nuovamente in un’altra regione completamente diversa. Per analogia si può pensare ad un turista: visita una città muovendosi a piedi, poi prende un aereo, cambia nazione e metropoli e ricomincia a spostarsi a piedi. Questo tipo di dinamica è stata osservata, come si è detto, in molti sistemi su scale estremamente disparate, ma viene osservata, come riportato dallo studio, per la prima volta in un sistema compatto come un vetro per effetto di forze interatomiche.

Questa ricerca mostra dunque una possibile nuova strategia per modificare, e dunque alla fine controllare, le proprietà fisiche dei vetri.

Link alla ricerca: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2213182120

Titolo: “Stochastic atomic acceleration during the X-ray-induced fluidization of a silica glass” – «PNAS» 2023

Autori: Francesco Dallari, Alessandro Martinelli, Federico Caporaletti, Michael Sprung, Giacomo Baldi, Giulio Monaco

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa dell’Università degli Studi di Padova