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Università “La Sapienza” di Roma

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Piccoli RNA, grandi speranze: scoperta una nuova molecola per rallentare la crescita tumorale dei linfomi aggressivi

Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Clinical Cancer Research, risultato della collaborazione tra il Dipartimento di Medicina Sperimentale e la Harvard Medical School, ha individuato una molecola in grado di rallentare la crescita tumorale dei linfomi. Il test clinico del farmaco, sviluppato con la casa farmaceutica statunitense miRagen Therapeutics, sta entrando nella seconda fase della sperimentazione

Foto di PublicDomainPictures

Un team di ricerca internazionale ha dimostrato che l’uso di un farmaco ad azione anti-miRna-155 rallenta in modo importante la crescita tumorale sia in vitro che in vivo nei linfomi più aggressivi. Lo studio è il risultato della collaborazione tra il gruppo del Dipartimento di Medicina sperimentale della Sapienza (Eleni Anastasiadou, primo autore dello studio, Cinzia Marchese e Pankaj Trivedi) e la Harvard Medical School ed è stato appena pubblicato sulla rivista Clinical Cancer Research.

Alla base della scoperta c’è la possibilità per i ricercatori di spegnere a scelta un gene specifico, come un oncogene oppure un oncomiRna, il motore responsabile della proliferazione delle cellule tumorali. I microRNA (miRNA) sono piccole molecole di RNA che, sebbene non codifichino per nessuna proteina, hanno un ruolo fondamentale nella regolazione di processi biologici fondamentali come sviluppo, differenziazione, proliferazione e morte cellulare. Di queste molecole ne esiste un tipo, i miRna oncogenici, in grado di spegnere i geni che ci proteggono dal cancro. Altamente espressi nelle cellule tumorali, questi miRna sono un bersaglio importante delle nuove terapie contro il cancro.

L’effetto antitumorale della nuova molecola è stato studiato in collaborazione con l’azienda farmaceutica statunitense miRagen Therapeutics, e il suo profilo di efficacia e sicurezza sarà ulteriormente studiato nella fase due della sperimentazione clinica. Gli autori dello studio sono fiduciosi dei risultati ottenuti. “È stato osservato che la riduzione dell’espressione del miR-155 fa sì che la cellula tumorale risponda meglio anche alle chemioterapie tradizionali – dichiara Eleni Anastasiadou − la nostra ricerca rappresenta quindi un punto di partenza per individuare nuovi approcci terapeutici basati su molecole anti-miRna per il trattamento di pazienti con linfomi e leucemie particolarmente aggressivi e resistenti alle terapie convenzionali.”

Riferimenti:

Cobomarsen, an oligonucleotide inhibitor of miR-155, slows DLBCL tumor cell growth in vitro and in vivo – Eleni Anastasiadou, Anita Seto, Xuan Beatty, Melanie Hermreck, Maud-Emmanuelle Gilles, Dina Stroopinsky, Lauren C. Pinter-Brown, Linda Pestano, Cinzia Marchese, David Avigan, Pankaj Trivedi, Diana Escolar, Aimee Jackson and Frank J. Slack – Clinical Cancer Research, 2020. DOI 10.1158/1078-0432.CCR-20-3139

 

Testo dalla Sapienza Università di Roma sull’uso di un farmaco ad azione anti-miRna-155 per rallentare la crescita tumorale dei linfomi più aggressivi (miRNA = micro RNA).

Un gruppo di studiosi del Dipartimento di Ingegneria civile edile e ambientale della Sapienza in un team con altre Università (Oxford, UAE, USF), ha formulato una teoria per misurare la turbolenza dei grandi pianeti. Lo studio, pubblicato su Geophysical Research Letters, mostra che Giove sarebbe quattro volte più turbolento di Saturno

pianeti Giove Saturno tempeste

Le immagini di Giove e Saturno della sonda Cassini mostrano che l’atmosfera di questi pianeti è caratterizzata da nuvole e tempeste estremamente vorticose, un noto esempio è la Grande Macchia Rossa di Giove. Sono le manifestazioni di una intensa attività turbolenta indotta dall’energia solare e dagli scambi di calore che avvengono all’interno del pianeta.

La turbolenza è associata al trasferimento non-lineare di energia tra le diverse scale del moto definito cascata di energia; in questo caso il trasferimento di energia avviene perlopiù verso le grandi scale del moto originando gli intensi flussi vorticosi osservati nelle atmosfere dei pianeti. Quantificare l’energia trasferita da una scala all’altra è quindi fondamentale per caratterizzare la turbolenza planetaria. Una nuova ricerca condotta presso il Dipartimento di Ingegneria civile edile e ambientale di Sapienza ha individuato un possibile metodo per misurare l’attività turbolenta dei grandi pianeti come Giove e Saturno. Il lavoro è stato finanziato nell’ambito del programma MARIE SKŁODOWSKA-CURIE ACTIONS Individual Fellowships e pubblicato su Geophysical Research Letters.

pianeti Giove Saturno tempeste

“In assenza di grandi quantità di dati ben definiti nello spazio e nel tempo una misurazione convenzionale appare non realizzabile – spiegano Stefania Espa e Simon Cabanes della Sapienza. La nostra ricerca mostra come sia possibile quantificare il trasferimento di energia turbolenta usando un metodo universale basato su una grandezza calcolabile in modo relativamente semplice con i dati disponibili, la vorticità potenziale (PV, il rapporto tra vorticità assoluta e spessore di fluido)”.

Il metodo descritto nello studio è stato provato sia con dati reali relativi a Giove e Saturno che con dati ottenuti da esperimenti di laboratorio e simulazioni numeriche. “Abbiamo verificato la consistenza del nostro metodo − conclude Stefania Espa − e mostrato per la prima volta che il trasferimento di energia su Giove è quattro volte superiore a quello che si verifica su Saturno”.

pianeti Giove Saturno tempeste

Riferimenti:

Revealing the intensity of turbulent energy transfer in planetary atmospheres – Simon Cabanes, Stefania Espa, Boris Galperin, Roland M. B. Young, Peter L. Read – Geophysical Research Letters, 2020. DOI https://doi.org/10.1029/2020GL088685

 

Testo e immagini dalla Sapienza Università di Roma

Un team di ricercatori della Sapienza ha identificato uno degli orologi molecolari che regolano la maturazione degli organi nelle piante. Lo studio, pubblicato sulla rivista Current Biology, getta nuova luce sui meccanismi utili a migliorare l’adattamento delle piante alle variazioni ambientali

orologio molecolare piante orologi
Foto Sapienza Università di Roma

La maturazione degli organi presuppone, sia negli animali che nelle piante, cambiamenti nelle loro forme e nella loro anatomia. Tali cambiamenti avvengono nel corso del tempo, motivo per cui esistono dei veri e propri orologi molecolari che mediano e scandiscono l’interazione di specifici geni, in determinati momenti, affinché sia assunta la corretta morfologia.

Un nuovo studio del Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin della Sapienza, ha identificato nella pianta modello Arabidopsis thaliana l’orologio molecolare coinvolto nella regolazione della formazione della radice. Nello specifico, il team di ricercatori coordinato da Raffaele Dello Ioio ha indagato nella pianta il funzionamento di uno dei meccanismi che regola la divisione asimmetrica del tessuto, a cui consegue l’incremento del numero di strati da uno a due.

“Questo lavoro, appena pubblicato sulla rivista Current Biology, ha permesso di identificare uno di questi orologi, necessario alle piante per adattarsi all’ambiente esterno e alle sue variazioni – spiega Raffaele Dello Ioio. “Otto giorni dopo la germinazione, il momento in cui l’embrione che è nel seme inizia a uscire dalla fase di quiescenza, si verifica una riduzione dell’espressione di alcune piccole molecole di Rna, i microRNA 165 e 166. La divisione asimmetrica della cortex, una componente della struttura della radice, risulta dipendere proprio dalla minore espressione dei microRNA, che esercitano un controllo positivo sui livelli del fitormone gibberellina e uno negativo su quelli del fattore di trascrizione PHABULOSA”.

Conclude poi Raffaele dello Ioio, insignito nel 2019 dall’Accademia dei Lincei del premio “Antonio Feltrinelli giovani” per i suoi studi sui circuiti genetico-molecolari che regolano il corretto sviluppo degli organi delle piante, che “identificare questi meccanismi non solo permette di comprendere come avviene la maturazione degli organi, ma potrà essere di aiuto agli scienziati per capire come manipolare tali meccanismi per migliorare l’adattamento delle piante alle variazioni ambientali”.

Riferimenti:

A PHABULOSA-Controlled Genetic Pathway Regulates Ground Tissue Patterning in the Arabidopsis Root – Gaia Bertolotti, Simon Josef Unterholzner, Daria Scintu, Elena Salvi, Noemi Svolacchia, Riccardo Di Mambro, Veronica Ruta, Francisco Linhares Scaglia, Paola Vittorioso, Sabrina Sabatini, Paolo Costantino, Raffaele Dello Ioio – Current Biology, 2020.https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.10.038

 

Testo e foto dalla Sapienza Università di Roma

Tumore del polmone: verso una medicina personalizzata

Un lavoro coordinato dalla Sapienza e pubblicato sulla rivista EBioMedicine del gruppo The Lancet, identifica in un autoanticorpo un possibile indicatore di resistenza ai trattamenti immunoterapici nei pazienti con carcinoma polmonare

tumore del polmone
Foto candidate EBIOM-D-20-02015R1 dalla Sapienza Università di Roma

L’ultima frontiera della lotta al cancro è rappresentata da terapie che armano il sistema immunitario del paziente in modo che sia in grado di riconoscere e annientare le cellule tumorali. Cosa accade se il sistema immunitario ha un difetto? In questo caso è molto probabile che si inneschi un meccanismo di resistenza all’immunoterapia usata contro il tumore compromettendo gravemente l’efficacia della cura.

La presenza di autoanticorpi può essere una spia di allarme di un sistema immunitario disfunzionale e l’identificazione di biomarcatori di questo sistema può essere una guida per la scelta della corretta terapia per il paziente.

Marianna Nuti del Dipartimento di Medicina sperimentale della Sapienza, insieme con Paolo Marchetti e Guido Valesini, rispettivamente dell’Unità di Oncologia B e del Centro di Reumatologia del Policlinico Umberto I, hanno recentemente pubblicato un lavoro sulla rivista EBioMedicine, del gruppo The Lancet, in cui indagano, in pazienti con tumore polmonare in trattamento con immunoterapici, il ruolo di un autoanticorpo nel predire la progressione precoce di malattia. I ricercatori hanno visto che la presenza dell’autoanticorpo, chiamato IgM-FR (fattore reumatoide di classe IgM), è associata, nei pazienti con carcinoma polmonare, alla riduzione di una popolazione specifica di cellule immunitarie, i linfociti T antitumorali CD137 +. Questa popolazione linfocitaria è peraltro uno dei bersagli terapeutici della terapia con immunoterapici, per cui la sua riduzione potrebbe tradursi in una perdita di efficacia del trattamento e in una tendenza a sviluppare progressioni precoci di malattia entro 3 mesi dall’inizio dello stesso.

“I trattamenti con gli Immune Checkpoint Inhibitors, come l’immunoterapico anti-PD-1 hanno fortemente migliorato le opzioni terapeutiche e l’outcome per i pazienti oncologici affetti da Non-

Small Cells Lung Cancer (NSCLC) – spiega Marianna Nuti, coordinatrice dello studio. “Tuttavia, molti di questi mostrano resistenza alla terapia, la quale risulta meno efficace: il nostro lavoro ci permette di correlare una parte della resistenza con la presenza dell’autoanticorpo IgM-FR che sembrerebbe legarsi a due classi di linfociti T, naïve e central memory, riducendone la capacità di dirigersi verso i linfonodi deputati a drenare il tumore e di attivarsi contro le cellule cancerose”.

I risultati ottenuti con questo studio permettono quindi di compiere un altro passo nella direzione della medicina personalizzata in cui è il paziente con il suo sistema immunitario a guidare la scelta del miglior approccio terapeutico, più che il tumore e lo stadio di malattia.

Riferimenti:

IgM-Rheumatoid factor confers primary resistance to anti-PD-1 Immunotherapies in NSCLC patients by reducing CD137+ T-cells – Alessio Ugolini, Ilaria Grazia Zizzari, Fulvia Ceccarelli, Andrea Botticelli, Tania Colasanti, Lidia Strigari, Aurelia Rughetti, Hassan Rahimi, Fabrizio Conti, Guido Valesini, Paolo Marchetti, Marianna Nuti. – EBioMedicine – The Lancet, 2020. DOI https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2020.103098

Testo e foto dalla Sapienza Università di Roma sui nuovi passi per una medicina personalizzata contro il tumore del polmone.

Uno studio internazionale, coordinato dalla Sapienza, identifica un nuovo gene capace di contrastare l’invasione dei patogeni fungini e in particolare di Botrytis cinerea, responsabile della muffa grigia in numerose specie vegetali tra le quali la vite, il pomodoro e la fragola. I risultati del lavoro, pubblicati sulla rivista Molecular Plant Pathology, aprono a nuove possibilità in ambito agronomico per lo sviluppo di varietà più resistenti senza l’uso di pesticidi pericolosi

muffa grigia
Foto Sapienza Università di Roma

Nel settore agronomico i patogeni delle piante rappresentano un grave problema in quanto causano ingenti perdite dei raccolti e in alcuni casi intossicano i cibi di origine vegetale secernendo micotossine potenzialmente pericolose anche per la salute dell’uomo.

Fra gli invasori più comuni e conosciuti vi è la botrite o anche detta la muffa grigia per la peluria cenerina che ricopre la superficie delle foglie facendole seccare e appassire rapidamente.

Per limitare i danni causati da questi patogeni, l’approccio maggiormente utilizzato è il trattamento estensivo con pesticidi, purtroppo con gravi conseguenze sull’inquinamento del suolo e delle falde acquifere. Una soluzione eco-compatibile sono le tecniche di manipolazione genetica mirate a ottenere una maggiore resistenza delle piante ai microbi ambientali, il cosiddetto miglioramento genetico, il cui limite applicativo consiste però nella scarsità di conoscenze sui geni che le piante sfruttano per attivare i meccanismi di difesa immunitaria.

In questo ambito, un importante tassello è stato aggiunto grazie alla sinergica attività di ricerca genetica, molecolare e biochimica che ha coinvolto i dipartimenti di Biologia e biotecnologie Charles Darwin e di Scienze biochimiche della Sapienza insieme con altre università ed enti francesi.

Nello studio pubblicato sulla rivista Molecular Plant Pathology, il team di ricercatori coordinato da Vincenzo Lionetti e Daniela Bellincampi ha identificato nella pianta arabetta comune (Arabidopsis thaliana) un nuovo gene di difesa contro i patogeni fungini e in particolare Botrytis cinerea, un fungo necrotrofo in grado di provocare gravi perdite di raccolto in più di 200 specie vegetali, incluse quelle di grande rilevanza agronomica, quali vite, pomodoro e fragola.

“Il gene, chiamato AtPME17, si è visto avere un ruolo centrale nei meccanismi di difesa immunitaria della pianta – spiega Vincenzo Lionetti del Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin. L’enzima che codifica, la Pectina Metilesterasi17, è in grado di modulare lo stato di metilazione delle pectine, componenti importanti della parete cellulare, dove avviene il primo contatto tra pianta e patogeni. L’attività enzimatica rafforza localmente la parete cellulare favorendo nella pianta l’attivazione della risposta immunitaria e bloccando, in corrispondenza del sito di infezione, l’invasione del fungo”.

I risultati dello studio trovano considerevoli applicazioni in ambito biotecnologico: il gene identificato può infatti essere impiegato nel miglioramento genetico di piante d’interesse agronomico per lo sviluppo di varietà più resistenti a un gran numero di malattie infettive, senza l’uso di pesticidi pericolosi per la salute umana e per l’ambiente.

Riferimenti:

AtPME17 is a functional Arabidopsis thaliana pectin methylesterase regulated by its PRO region that triggers PME activity in the resistance to Botrytis cinerea – Daniele Del Corpo, Maria R. Fullone, Rossella Miele, Mickaël Lafond, Daniela Pontiggia, Sacha Grisel, Sylvie Kieffer‐Jaquinod, Thierry Giardina, Daniela Bellincampi and Vincenzo Lionetti. Molecular Plant Pathology  https://doi.org/10.1111/mpp.13002

Testo e foto dalla Sapienza Università di Roma

Un gruppo di ricerca tutto italiano ha dimostrato che una combinazione di terapia mirata a bersaglio molecolare e immunoterapia può fronteggiare con successo il tipo più frequente di leucemia acuta linfoblastica degli adulti, evitando la chemioterapia e i suoi pesanti effetti collaterali. I risultati dello studio, promosso dalla Fondazione GIMEMA, sostenuto dal 5 per mille di Fondazione AIRC e con il contributo di Amgen, sono stati pubblicati sulla rivista New England Journal of Medicine il 22 ottobre scorso. L’importanza del lavoro è stata sottolineata anche dal Presidente della Repubblica Sergio Mattarella nel suo intervento durante la cerimonia dedicata a “I Giorni della Ricerca” di Fondazione AIRC al Quirinale il 26 ottobre

Foto di Elena Borisova

L’idea del progetto ha avuto inizio circa 15 anni orsono e oggi diventa realtà. I risultati della terapia “chemio-free” sperimentata in un campione di pazienti adulti affetti da leucemia acuta linfoblastica (LAL) con una alterazione del cromosoma Philadelphia (Ph+), confermano il successo del protocollo clinico messo a punto da un gruppo di ricerca tutto italiano. Il 98% dei pazienti raggiunge la remissione ematologica completa, ovvero non presenta più tracce di malattia e il 60% mostra quella che gli esperti chiamano risposta molecolare. Inoltre, dopo un anno e mezzo dall’inizio del trattamento la sopravvivenza generale è pari al 95% e quella senza la malattia arriva all’88%. A tali risultati si è giunti senza ricorrere alla chemioterapia sistemica che porta con sé effetti collaterali molto pesanti, ma puntando su una combinazione di terapia mirata a bersaglio molecolare e immunoterapia.

“Questo studio è la consacrazione di un’idea e giunge alla fine di un lungo percorso nel quale abbiamo cercato di eliminare la chemioterapia nelle fasi iniziali dal trattamento di questa forma speciale di leucemia linfoblastica acuta” afferma Robin Foà, professore di Ematologia all’Università Sapienza di Roma, primo autore dell’articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista New England Journal of Medicine grazie anche al sostegno di Fondazione AIRC e al contributo di Amgen.

Nello studio, condotto dai Centri di Ematologia che afferiscono al Gruppo Italiano Malattie Ematologiche dell’Adulto (GIMEMA) con il coordinamento di Robin Foà, sono stati coinvolti 63 pazienti con LAL Ph+ di età superiore a 18 anni e senza limite inclusivo di età (il più anziano aveva 82 anni), sottoposti a una prima fase di trattamento (induzione) con l’inibitore tirosin chinasico dasatinib, seguito da una seconda fase (consolidamento) con l’anticorpo monoclonale bispecifico blinatumomab, quindi una terapia di induzione e consolidamento senza chemioterapia. Ebbene, già dopo la prima fase di induzione, 3 pazienti su 10 mostravano una risposta molecolare e i numeri sono raddoppiati (6 pazienti su 10) dopo i due cicli di blinatumomab previsti nello studio, fino ad arrivare a 8 su 10 se i cicli di anticorpo aumentavano. Tutti gli studi biologici sono stati condotti centralmente per garantire l’uniformità delle analisi in laboratori certificati.

“Con questo trattamento riusciamo a stimolare il sistema immunitario che si attiva contro il tumore e gli effetti collaterali del trattamento sono limitati. Inoltre molta parte della terapia si effettua a domicilio con riduzione quindi dei giorni di ricovero” aggiunge Foà, ricordando anche un altro dato molto incoraggiante legato ai pazienti successivamente sottoposti a trapianto allogenico: “La mortalità associata al trapianto è risultata molto bassa – il 4,1% – e probabilmente questo è legato al fatto che i pazienti non hanno alle spalle la tossicità del trattamento chemioterapico e riescono a sopportare meglio il trapianto”.

Questi risultati potrebbero cambiare profondamente la pratica clinica nel trattamento di quello che rappresenta il sottogruppo più frequente di LAL dell’adulto, la cui incidenza incrementa progressivamente con l’avanzare dell’età, e che prima dell’avvento degli inibitori delle tirosin chinasi aveva una prognosi decisamente nefasta.

“Va anche sottolineato – aggiunge ancora Foà – l’impatto di questa strategia terapeutica sulla qualità di vita dei pazienti dovuto ai limitati effetti collaterali e alla ridotta ospedalizzazione. Questo è stato di particolare rilievo durante il picco primaverile della pandemia di Covid-19. L’induzione e il consolidamento con dasatinib e blinatumomab durano in tutto circa 6 mesi e poter eseguire gran parte del trattamento a domicilio ha permesso di non interrompere né ritardare la terapia prevista”. Conclude Foà, che assieme ai colleghi sta già lavorando a nuove opzioni “chemio-free” per questa forma di leucemia “Questo studio è un punto di arrivo che apre ulteriori sviluppi. Abbiamo infatti anche ottenuto importanti informazioni di tipo molecolare che verranno approfondite nel prossimo protocollo clinico per una ulteriore personalizzazione della terapia dei pazienti adulti con LAL Ph+ di tutte le età”.

Riferimenti:

Dasatinib–Blinatumomab for Ph-Positive Acute Lymphoblastic Leukemia in Adults – Robin Foà, M.D., Renato Bassan, M.D., Antonella Vitale, M.D., Loredana Elia, M.D., Alfonso Piciocchi, M.S., Maria-Cristina Puzzolo, Ph.D., Martina Canichella, M.D., Piera Viero, M.D., Felicetto Ferrara, M.D., Monia Lunghi, M.D., Francesco Fabbiano, M.D., Massimiliano Bonifacio, M.D., et al., for the GIMEMA Investigators – New England Journal of Medicine 2020; http://doi.org/ 10.1056/NEJMoa2016272

Testo dalla Sapienza Università di Roma

Uno studio coordinato dalla Sapienza, in collaborazione con altre università italiane, individua un nuovo bersaglio molecolare per il controllo dell’infezione dei diversi ceppi di coronavirus, fra cui SARS-CoV-2. I risultati del lavoro, in pubblicazione sulla rivista Pharmacological Research, aprono la strada a strategie innovative per la terapia medica di questo tipo di infezioni virali

naringenina SARS-CoV-2
Immagine di Miroslava Chrienova

Una delle più grandi sfide della comunità scientifica di tutto il mondo in questo momento è di fronteggiare SARS-CoV-2 e gli altri temibili coronavirus. L’obiettivo è quello di individuare un trattamento capace di bloccare l’ingresso del virus all’interno delle cellule.

Nel laboratorio dell’Unità di Istologia ed Embriologia Medica di Antonio Filippini del Dipartimento di Scienze anatomiche, istologiche, medico-legali e dell’apparato locomotore della Sapienza Università di Roma, grazie a una consolidata competenza sui sistemi di segnalazione e traffico intracellulare, è nata l’intuizione che la proliferazione di SARS-CoV-2 si possa prevenire inibendo uno specifico bersaglio molecolare responsabile della progressione del virus appena entrato nella cellula.

Dall’ipotesi, alla sperimentazione. Il tallone d’Achille dei coronavirus è stato identificato nei canali ionici lisosomiali TPC (Two-PoreChannels), da anni oggetto di studio del gruppo di ricerca della Sapienza che, in collaborazione con Armando Carpaneto dell’Università di Genova, ha di recente scoperto nella Naringenina, una sostanza naturale di agrumi e altri vegetali di uso alimentare, un’arma efficace per inibire questi canali. I risultati del lavoro sono pubblicati sulla rivista Pharmacological Research.

Per verificare l’ipotesi è stato necessario creare ponti tra competenze di biologia cellulare e di virologia, coinvolgendo in un lavoro di squadra virologi delle università di Roma e Milano. In particolare,il gruppo di ricercatori del Laboratorio di Virologia della Sapienza guidato da Guido Antonelli, ha scoperto che il trattamento di cellule con Naringenina previene l’infezione di più di un tipo di coronavirus, bloccando quindi il progredire dell’infezione. In aggiunta a questi risultati, il team del Laboratorio di Microbiologia dell’Università Vita-Salute San Raffaele, guidato da Massimo Clementi, ha dimostrato che, alle stesse dosi, anche l’infezione di SARS-CoV-2 viene arrestata.

Un ulteriore vantaggio ai fini di una possibile applicazione terapeutica di Naringenina è rappresentato dal fatto che questa molecola è in grado di contrastare efficacemente la dannosa produzione di citochine dell’infiammazione, la cosiddetta tempesta infiammatoria, che si scatena nel corso dell’infezione virale.

“L’identificazione di un bersaglio cellulare e la dimostrazione che è possibile colpirlo in modo efficace, rappresenta un sostanziale passo avanti verso l’ambizioso obiettivo di arrestare l’epidemia da COVID-19 – commenta Antonio Filippini. La sfida successiva, a cui stiamo lavorando, con l’importante ausilio di nuove competenze nanotecnologiche interne a Sapienza, è individuare la formulazione ottimale per veicolare il farmaco alle più basse concentrazioni possibili in modo efficace e selettivo alle vie aeree, il primo fronte critico su cui combattere l’infezione”.

Riferimenti:

NARINGENIN IS A POWERFUL INHIBITOR OF SARS-CoV-2 INFECTION IN VITRO – Nicola Clementi, Carolina Scagnolari, Antonella D’Amore, Fioretta Palombi, Elena Criscuolo, Federica Frasca, Alessandra Pierangeli, Nicasio Mancini, Guido Antonelli, Massimo Clementi, Armando Carpaneto, Antonio Filippini – Pharmacological Research ( 2020) https://doi.org/10.1016/j.phrs.2020.105255

 

Testo dalla Sapienza Università di Roma

Un team di ricercatori del Dipartimento di Fisica della Sapienza Università di Roma, dell’Istituto dei Sistemi Complessi del CNR e dell’Università Cattolica di Roma ha sviluppato un sistema di intelligenza artificiale che, inglobando il tumore in una rete neurale, è capace di monitorare il metabolismo e la crescita delle cellule cancerose e, in maniera del tutto non invasiva, gli effetti delle chemioterapie. I risultati del lavoro sono stati pubblicati sulla rivista Communications Physics

reti neurali cancro
La figura mostra l’evoluzione temporale del campione tumorale usato nella rete ottica

L’intelligenza artificiale sta cambiando non solo molti aspetti della vita quotidiana, ma anche il modo di “fare scienza”, stimolando nuovi esperimenti e suggerendo strade di ricerca finora inesplorate.

Così i sistemi di intelligenza artificiale diventano sempre più avveniristici, interdisciplinari e neuromorfici (ovvero simili ai sistemi viventi) e trovano applicazione nei più disparati settori, come l’elettronica, l’informatica, la simulazione e le diverse branche della medicina. I nuovi modelli sono sviluppati per imitare il cervello umano, sia nel funzionamento, con un consumo di energia molto ridotto per l’apprendimento, sia nella struttura, utilizzando materiali biologici.

Il team di ricercatori coordinato da Claudio Conti del Dipartimento di Fisica della Sapienza e Direttore dell’Istituto dei sistemi complessi del CNR, in collaborazione con Massimiliano Papi della Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma, ha realizzato una rete neurale ottica che ingloba al suo interno delle cellule tumorali viventi che crescono e si moltiplicano nel tempo. Si tratta di un dispositivo ibrido, formato da tessuti viventi e parti fisiche, come lenti, specchi e computer tradizionali, che evolve nel tempo e può essere addestrato per fornire informazioni sulle cellule tumorali, il loro metabolismo e l’effetto di chemioterapia e altri trattamenti.

Nello studio, sviluppato nell’ambito del progetto PRIN “PELM: Photonic Extreme Learning Machine” e pubblicato sulla rivista Communications Physics, i ricercatori hanno utilizzato cellule tumorali di glioblastoma, un tumore gravissimo del cervello, che sono state inserite nel dispositivo ottico. Fasci laser sono stati opportunamente addestrati per attraversare le cellule tumorali, che si comportano come dei nodi di una rete neurale. A questo punto il sistema di intelligenza artificiale, agisce come una vera e propria rete neurale biologica, memorizza ed elabora i dati e successivamente codifica le informazioni contenute nella luce estratta dalle cellule tumorali.

reti neurali cancro
Lo schema della rete neurale ottica usata negli esperimenti

Ma non solo, la rete neurale vivente può riconoscere gli stimoli esterni e reagire ai cambiamenti: aggiungendo alcune dosi di farmaci chemioterapici i ricercatori hanno dimostrato la capacità del modello di calcolare l’efficacia della terapia contro il glioblastoma.

La rete neurale, opportunamente addestrata, evidenzia infatti cambiamenti nel tumore non rivelabili con i metodi tradizionali, come la microscopia o le tecniche fisico-chimiche, e inoltre fornisce nuove informazioni sulla dinamica dell’evoluzione temporale e sugli effetti della temperatura, prima ottenibili solo attraverso tagli o modifiche invasive ai campioni tumorali. Il potenziale di tale tecnica sta nelle importanti ricadute applicative nel campo delle nuove tecnologie impiegate nella cura del cancro e in particolare nella nanomedicina.

“Si tratta di un’applicazione originale e innovativa dei nuovi concetti di Deep Learning alla fisica – spiega Claudio Conti. L’idea è che possiamo usare questi modelli matematici non solo per fare operazioni semplici come il riconoscimento delle immagini, ma anche fare esperimenti decisamente non convenzionali, che sfruttano la fisica e la biofisica con un approccio interdisciplinare”.

Riferimenti:

Living optical random neural network with three dimensional tumor spheroids for cancer morphodynamics – D.Pierangeli, V.Palmieri, G.Marcucci, C.Moriconi, G.Perini, M.DeSpirito, M.Papi, C.Conti – Communications Physics (2020) DOI: https://doi.org/10.1038/s42005-020-00428-9

 

Testo e immagini dalla Sapienza Università di Roma

La psicologia delle regole

Foto di Bradiporap

Durante il periodo di lockdown, messo in atto dal Governo italiano per limitare gli effetti disastrosi dell’epidemia Covid-19, ogni persona ha dovuto fare i conti con le drastiche e inevitabili restrizioni adottate dal Governo, restrizioni che fino ad allora non si erano mai poste in essere, ma che, in un periodo così delicato e di continua tensione, è stato necessario adottare.

Vista la portata di queste nuove regole da seguire, il team di ricerca di Guido Alessandri della Sapienza Università di Roma ha indagato quali sono i meccanismi psicologici e sociali che sottostanno al rispetto delle regole durante la pandemia. In particolare, da questo studio è emerso come il disimpegno morale (una strategia cognitiva messa in atto dagli individui per rimuovere un affetto negativo generato dal contrasto tra le loro azioni e i loro principi) e la fiducia sociale generalizzata  (concettualizzata come il concedere anche a coloro che non si conosce il beneficio del dubbio), la quale è composta, a sua volta, da tre variabili: fiducia nel governo, fiducia nei conoscenti e negli sconosciuti – siano i maggiori predittori dei comportamenti messi in atto durante la pandemia. Come si è potuto notare, non tutti hanno rispettato le regole imposte durante il lockdown.

Secondo questo studio, il disimpegno morale ha giocato un ruolo chiave in questo, insieme ad altre variabili (come i tratti di personalità). In particolare è emerso che nei maschi e nei single ci sia stato un livello più alto di disimpegno morale, rispetto alle femmine e agli sposati, e che tendesse ad aumentare con il passare dei giorni. Nonostante questo risultato, si è potuto verificare come la fiducia nel governo, componente della fiducia sociale generalizzata, sia stato un buon predittore dei comportamenti volti al rispetto delle regole, ossia di come la fiducia nell’autorità che stabilisce tali regole porti gli individui a rispettarle, anche se questa variabile tendeva a calare con il passare dei giorni. L’altra componente della fiducia sociale generalizzata, fiducia negli altri noti, è risultata essere un’arma a doppio taglio: la fiducia riposta nei conoscenti, in merito al rispetto delle regole, da una parte ha portato anch’essi a rispettarle, dall’altra ha portato a favorire un minore distanziamento sociale. Lo studio ha dimostrato, tra l’altro, come i più sospettosi nei confronti degli altri, quindi anche le persone aventi tratti oscuri di personalità (ossia un insieme di tre tratti comportamentali: narcisismo, machiavellismo e psicopatia), abbiano rispettato la norma del distanziamento sociale. Più in generale, è risultato che un alto livello di fiducia nel governo sia preferibile ad un alto livello di fiducia negli altri, noti e non.

Infine, si può affermare che l’obiettivo principale di questa ricerca, ossia fornire una valida spiegazione dei comportamenti volti al rispetto (e non) delle regole imposte dal Governo durante il periodo di lockdown, è stato raggiunto, riuscendo a esplorare quelle variabili psicologiche e sociali che tanto condizionano il nostro comportamento in un periodo così delicato.

 Abbiamo intervistato il professor Guido Alessandri, della Sapienza Università di Roma, che ha risposto alle domande di ScientifiCult.

psicologia regole pandemia lockdown
Foto di djedj

 

Nella Vostra ricerca, tra i risultati non ipotizzati, è emerso un livello più alto di disimpegno morale per i maschi rispetto alle femmine e per i single rispetto ai partecipanti sposati. Ritenete che questo risultato sia collegato a determinati fattori?

Il dato relativo ad un livello di disimpegno morale più alto negli uomini che nelle donne è coerente con ricerche precedenti. Di solito viene collegato alla diversa incidenza dei tratti di personalità nei due sessi (es. donne più empatiche, meno aggressive etc..)

Potrebbe influire la frustrazione dei partecipanti single, dovuta all’isolamento e al distanziamento sociale?

È una delle ipotesi cui abbiamo pensato, ma è difficile sostenerla appieno. Infatti i single come gli sposati hanno accesso ad altri canali di comunicazione… Tuttavia, se si riferisce ai partecipanti maschi single con più alto disimpegno morale, la risposta è che non lo sappiamo, perché non abbiamo esplorato questa ipotesi nei nostri dati. Potrebbe essere un buono spunto per lavori successivi.

In merito le differenze di genere, potrebbe aver contribuito una maggiore predisposizione dei maschi, rispetto alle femmine, verso lo sviluppo di una personalità narcisistica?

È una ipotesi probabile, ma è ovviamente difficile dimostrarlo con i nostri dati.

Come è stato dimostrato dai risultati della Vostra ricerca, il disimpegno morale tendeva ad aumentare con il passare dei giorni, mentre la fiducia nel governo tendeva a calare. Cosa pensate abbia prodotto un aumento del disimpegno morale nei giorni ed un costante calo della fiducia nel governo? Potrebbe aver influito, in merito all’aumento del disimpegno sociale, un certo adattamento degli individui alla situazione pandemica? In merito, invece, al calo della fiducia nel governo, potrebbe aver influito una certa “saturazione” nel tempo dei comportamenti volti al rispetto delle regole?

Sì, concordiamo su tutti i punti. Abituazione al contesto e stringenza delle regole imposte potrebbero aver influito a questo livello.

Grazie alla Vostra ricerca, è stato dimostrato che una minor fiducia nei confronti di sconosciuti, caratteristica dei cosiddetti tratti “oscuri” di personalità, è stato un dato significativo per favorire il distanziamento sociale. Questo risultato può aiutare a sensibilizzare anche le personalità antisociali nel perseguimento di un “bene comune”?

È uno spunto molto interessante, che per essere confermato del tutto dovrebbe essere indagato in altri studi, ma credo che i nostri dati vadan in questo senso.

 

Bibliografia di riferimento:

Guido Alessandri , Lorenzo Filosa , Marie S. Tisak , Elisabetta Crocetti , Giuseppe Crea e Lorenzo Avanzi, Moral Disengagement and Generalized Social Trust as Mediators and Moderators of Rule-Respecting Behaviors During the COVID-19 Outbreak, Frontiers in Psychology 11, 2020.  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2020.02102/full

 

 

COVID-19 e Diabete: ad aumentare il rischio di contrarre l’infezione da SARS-CoV-2, non un singolo fattore, ma la contemporanea presenza di più fattori di rischio cardio-metabolici 

Due nuovi studi, frutto della collaborazione tra i poli assistenziali della Sapienza, Policlinico Umberto I, Sant’Andrea e Santa Maria Goretti di Latina, hanno fatto luce sulla popolazione diabetica affetta da Covid-19, identificando una pluralità di fattori di rischio il cui comune denominatore è l’insulino-resistenza. I risultati dei lavori sono stati pubblicati sulle riviste Diabetes Research and Clinical Practice e Cardiovascular Diabetology

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Foto di Gerd Altmann

 

Due studi interdisciplinari, portati a termine grazie a una stretta collaborazione tra i reparti di diabetologia, di malattie infettive e di terapia intensiva dei tre poli assistenziali della Sapienza, Policlinico Umberto I, Sant’Andrea e Santa Maria Goretti di Latina, hanno fatto luce sulle caratteristiche della popolazione diabetica affetta da COVID-19.

I lavori, coordinati da Raffaella Buzzetti, Claudio Maria Mastroianni e Francesco Pugliese, hanno identificato i principali fattori che, nelle persone affette da diabete mellito, sono maggiormente associati a una prognosi peggiore di infezione da SARS-CoV-2, ovvero la plurimorbidità cardio-metabolica, la bronco-pneumopatia cronica ostruttiva e l’insufficienza renale cronica, il cui comune denominatore è l’insulino-resistenza.

In particolare, nel primo studio, pubblicato sulla rivista Diabetes Research and Clinical Practice, organo ufficiale della International Diabetes Federation (IDF), i ricercatori hanno confrontato pazienti con diabete mellito ricoverati per l’infezione da SARS-CoV-2 con pazienti che non hanno contratto l’infezione. “Questo – spiega Raffaella Buzzetti, del Dipartimento di Medicina sperimentale della Sapienza – ci ha permesso di osservare la presenza di bronco-pneumopatia cronica ostruttiva e l’insufficienza renale cronica come le principali patologie “accessorie” che predispongono la popolazione diabetica a un aumentato rischio di ospedalizzazione per la malattia COVID-19”.

Il secondo lavoro, pubblicato sulla rivista Cardiovascular Diabetology, ha approfondito i dati ottenuti dal team nel primo studio, dimostrando che i pazienti ospedalizzati per COVID-19 presentano molteplici e concomitanti patologie cardio-metaboliche, quali il diabete mellito, l’ipertensione e la dislipidemia (ovvero l’aumento del colesterolo plasmatico e dei trigliceridi).

“I nostri risultati – conclude Buzzetti – sottolineano l’importanza di una buona prevenzione cardiovascolare primaria, da esplicare attraverso uno stretto controllo dei fattori di rischio per il cuore e i vasi sanguigni, al fine di ridurre gli accessi in terapia intensiva e la mortalità tra i pazienti affetti da COVID-19”.

La collaborazione scientifica dietro questi importanti studi ha dato vita al gruppo di ricerca interdisciplinare “Coronavirus & Diabetes (CoViDiab) Study Group”, cui hanno presso parte diverse unità operative del Policlinico Umberto I (l’Unità di Diabetologia diretta da Raffaella Buzzetti, i reparti di anestesia e rianimazione coordinati da Francesco Pugliese, i reparti di malattie infettive coordinati da Claudio Mastroianni, il reparto di anestesia e rianimazione dell’Ospedale Sant’Andrea guidato da Monica Rocco, il reparto di malattie infettive dell’Ospedale Santa Maria Goretti di Latina guidato da Miriam Lichtner e i reparti di Diabetologia e di Rianimazione dell’Università Campus Biomedico coordinati rispettivamente da Paolo Pozzilli e da Felice Eugenio Agrò.

Riferimenti:

Clinical features of patients with type 2 diabetes with and without Covid-19: a case control study (CoViDiab I) – Ernesto Maddaloni, Luca D’Onofrio, Francesco Alessandri, Carmen Mignogna, Gaetano Leto, Lucia Coraggio, Sara Sterpetti, Giuseppe Pascarella, Ivano Mezzaroma, Miriam Lichtner, Paolo Pozzilli, Felice Eugenio Agrò, Monica Rocco, Francesco Pugliese, Claudio Maria Mastroianni, Raffaella Buzzetti, the CoViDiab Study group – Diabetes Research and Clinical Practice https://doi.org/10.1016/j.diabres.2020.108454

Cardiometabolic multimorbidity is associated with a worse Covid-19 prognosis than individual cardiometabolic risk factors: a multicentre retrospective study (CoViDiab II) – Ernesto Maddaloni, Luca D’Onofrio, Francesco Alessandri, Carmen Mignogna, Gaetano Leto, Giuseppe Pascarella, Ivano Mezzaroma, Miriam Lichtner, Paolo Pozzilli, Felice Eugenio Agrò, Monica Rocco, Francesco Pugliese, Andrea Lenzi, Rury R. Holman, Claudio Maria Mastroianni and Rafaella Buzzetti on behalf of the CoViDiab Study Group –Cardiovascular Diabetology (2020) https://doi.org/10.1186/s12933-020-01140-2

Testo dalla Sapienza Università di Roma sullo studio sulla popolazione con diabete mellito affetta da Covid-19, identificando una pluralità di fattori di rischio il cui comune denominatore è l’insulino-resistenza.