Salute. Ictus, nuovo approccio per il recupero della mobilità

L'Istituto di neuroscienze del Cnr e l'Istituto di biorobotica della Scuola Superiore Sant'Anna hanno individuato una strategia terapeutica che prevede l'impiego di strumenti robotici e il ripristino della normale comunicazione dei due emisferi cerebrali. 

Lo studio pubblicato su eLife.

Un nuovo approccio integrato per il recupero delle funzioni motorie lesionate da ictus attraverso la riabilitazione robotica e il ripristino di una normale comunicazione tra i due emisferi cerebrali: questi i risultati dello studio realizzato congiuntamente dall'Istituto di neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (In-Cnr) di Pisa e dall'Istituto di biorobotica della Scuola Superiore Sant'Anna, pubblicati sulla rivista eLife, che aprono a nuove possibilità terapeutiche per trattare l'emiparesi dovuta a ischemia cerebrale.

La ricerca, coordinata da Matteo Caleo dell'In-Cnr e da Silvestro Micera della Scuola Superiore Sant'Anna, ha individuato una nuova strategia terapeutica capace di migliorare significativamente la funzione motoria dell'arto superiore colpito da paresi: il trattamento prevede un'inattivazione transitoria di una piccola porzione dell'emisfero sano, combinata con la riabilitazione fisica guidata da strumenti robotici, i quali a loro volta permettono un preciso controllo dell'esercizio svolto e la raccolta di dati su forze, velocità e traiettorie esercitate dal soggetto.

"Siamo partiti dalla nozione che, nel cervello sano, esiste un bilanciamento perfetto tra i due emisferi cerebrali, mediato dal corpo calloso, che consente una precisa coordinazione delle funzioni svolte dalle due metà cerebrali", spiega Cristina Spalletti, ricercatrice dell'In-Cnr e prima autrice del lavoro pubblicato. "Il danno ischemico, tuttavia, altera questo equilibrio e l'emisfero sano prende il sopravvento, limitando il potenziale plastico del tessuto cerebrale intorno alla lesione".

Il trattamento combinato ha portato miglioramenti molto significativi, riequilibrando la comunicazione tra i due emisferi, aumentando la plasticità perilesionale e ripristinando le capacità motorie a valori molto vicini a quelli misurati prima della lesione. "I risultati sono stati valutati mediante tecniche di elettrofisiologia per verificare lo stato di attività cerebrale, di neuroanatomia per visualizzare i cambiamenti plastici nelle aree perilesionali e su compiti motori per misurare il recupero funzionale in un modello animale", aggiunge Spalletti.

Lo studio effettuato fa parte del progetto FAS salute 2014 'Robotica indossabile personalizzata per la riabilitazione motoria dell'arto superiore in pazienti neurologici' promosso dalla Regione Toscana, e del quale fanno parte anche l'Istituto Tecip della Scuola Sant'Anna e l'Azienda Ospedaliera Pisana; si tratta di un progetto multidisciplinare in cui le informazioni raccolte dalla ricerca di base servono da guida per le strategie riabilitative, applicate sui pazienti neurologici grazie a una specifica palestra robotica.

L'ischemia cerebrale, o ictus, è una delle principali cause di disabilità a lungo termine, una condizione che, soprattutto quando affligge l'arto superiore, costituisce un grosso ostacolo allo svolgimento delle attività quotidiane più semplici. 

La riabilitazione motoria rappresenta l'unica speranza di recuperare le funzioni perdute, e negli ultimi anni molte speranze sono state rivolte verso l'utilizzo di dispositivi robotici per aumentare l'efficacia dell'esercizio fisico. 

La comunità scientifica inoltre è andata alla ricerca di trattamenti 'plasticizzanti' che rendano il tessuto cerebrale sopravvissuto più propenso a rimodellarsi per compensare il danno funzionale. "Lo studio recentemente pubblicato offre un esempio concreto di come neuroscienze di base, bioingegneria, robotica e clinica possono costruire insieme percorsi sperimentali con l'obiettivo finale di assicurare ai pazienti neurologici un migliore recupero funzionale dopo ictus", conclude Spalletti. 

Le due immagini al microscopio raffigurano il tessuto che circonda la lesione ischemica dove si vedono in blu tutte le cellule, in verde i neuroni e in rosso il tessuto cicatriziale.

Roma, 29 gennaio 2018

  

La scheda

Chi: In-Cnr di Pisa e Istituto di biorobotica della Scuola Superiore Sant'Anna

Che cosa: Individuato un nuovo approccio terapeutico per il recupero della mobilità dopo ictus: "Combining robotic training and inactivation of the healthy hemisphere restores pre-stroke motor patterns in mice".

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Salute: dal Cnr i foglietti di grafene come stampi per protesi ossee personalizzate

Sviluppati da ricercatori della Facoltà di medicina e chirurgia dell'Università Cattolica in collaborazione con l'Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche di Roma.

                          

Ricercatori della Facoltà di medicina e chirurgia dell'Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma, in collaborazione con esperti dell'Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Isc-Cnr) di Roma, hanno sviluppato 'fogli nanotecnologici' per costruire nuovo tessuto osseo che un giorno potrà essere usato su pazienti per la ricostruzione personalizzata di parti lesionate del loro scheletro. 

I fogli di grafene funzionano come stampi in 3D su cui prende forma il nuovo osso. La figura sullo stampo è incisa da un raggio laser e si può personalizzare a seconda della forma che si vuole ottenere.

Il risultato si deve al team di Massimiliano Papi dell'Istituto di fisica dell'Università Cattolica insieme al direttore dell'Isc-Cnr Claudio Conti, ed è stato reso noto su 2D Materials, rivista scientifica internazionale peer-reviewed che si occupa di nuove applicazioni dei materiali bidimensionali come il grafene.

L'uso di questi fogli di grafene in campo clinico potrebbe beneficiare anche delle naturali proprietà antibiotiche dell'ossido di grafene. "Il potere antibiotico rappresenta, quindi, un ulteriore vantaggio di questo tipo di materiale", spiega il professor Papi. "Infatti oltre a controllare i processi osteogenici, il grafene possiede anche una naturale attività antibatterica. Questo è particolarmente interessante perché uno dei problemi principali quando si inserisce in un organismo un materiale sintetico è l'insorgenza di infezioni post operatorie".

La scoperta è stata anche citata in un articolo su Nanotechweb.org, rivista online dell'Istituto di fisica del Regno Unito (Iop).

"Le cellule mesenchimali stromali (msc) sono le cellule staminali isolate da tessuti di un individuo adulto, in grado di riparare ossa e cartilagine, ma anche tessuto adiposo, muscoli e vasi", spiega Wanda Lattanzi, ricercatore dell'Istituto di anatomia umana e biologia cellulare dell'Università Cattolica, che ha collaborato allo studio.

Gli esperti dell'Università Cattolica si sono resi conto che a seconda della 'figura' dello stampo impressa sul foglio di grafene con il raggio laser, queste cellule staminali si depositano sul foglio formando nuovo osso in modo ordinato. Più precisamente, laddove il laser ha inciso il foglio le staminali si accumulano e formano osso; laddove il foglio non è inciso dal laser le staminali non si trasformano in cellule 'mature'. Il laser, a differenza di trattamenti con agenti chimici, permette di 'disegnare' sulla superficie del foglio uno specifico profilo e modulare di conseguenza dove si avrà più materiale osseo.

"Si tratta di una sorprendente applicazione della propagazione di luce laser nei mezzi complessi con importanti applicazioni in campo medico", commenta il direttore Isc-Cnr Claudio Conti.

"La possibilità di modulare spazialmente la componente ossea permetterebbe di poter disegnare tessuti ad hoc ovvero 'personalizzati' a seconda del tipo di esigenza anatomica e patologica del singolo paziente", aggiunge Massimiliano Papi (Istituto di fisica dell'Università Cattolica del sacro Cuore).  "Nel nostro lavoro, abbiamo dimostrato che è possibile controllare il modo in cui le cellule staminali migrano, si orientano, si accumulano e 'maturano' su una superficie appositamente progettata con uno specifico disegno laser. La nostra strategia potrebbe rivoluzionare la medicina e la chirurgia rigenerativa perché ci consente di progettare una struttura ossea personalizzata su una superficie antibatterica".

L'auspicio è che i risultati di questa ricerca sui materiali, associata con le potenzialità delle cellule staminali, portino a una nuova classe di nanomateriali con proprietà uniche e con un notevole impatto nel settore delle nanotecnologie e della salute.

Roma, 24 gennaio 2018

La scheda
Chi: Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma (Facoltà di medicina e chirurgia) e Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche
Che cosa:  fogli nanotecnologici a base di grafene per la realizzazione di tessuti ossei  - Palmieri, V., Barba, M., Pietro, L.D., Gentilini, S., Braidotti, M.C., Ciancico, C., Bugli, F., Ciasca, G., Laricprete, R., Lattanzi, W., Sanguinetti M., Spirito, M.D., Conti, C., Papi, M.,  (2017) 'Reduction and shaping of graphene-oxide by laser-printing for controlled bone tissue regeneration and bacterial killing',  2D Materials

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Salute. CNR: contro la cefalea sono efficaci alcune sostanze estratte dalle piante

Sostanze estratte dalle piante, efficaci contro la cefalea

È quanto emerge da uno studio dell'Istituto per i sistemi agricoli e forestali del Mediterraneo e dell'Istituto di scienze neurologiche del Cnr sui rimedi vegetali usati nella medicina popolare tra il XIX e il XX secolo. 

Circa l'80%, alla luce delle attuali conoscenze farmacologiche, presenta componenti in grado di contrastare i meccanismi alla base del mal di testa. 

Il 40% di queste piante era in uso già da circa 2000 anni. La ricerca è stata pubblicata sul Journal of  Ethnopharmacology.

Secondo l'Organizzazione mondiale della sanità, la cefalea è tra i disturbi del sistema nervoso più diffusi, con conseguenti gravi problemi di salute e disabilità. 

I ricercatori del Consiglio nazionale delle ricerche - Istituto per i sistemi agricoli e forestali del Mediterraneo (Isafom-Cnr) e Istituto di scienze neurologiche (Isn-Cnr) - si sono interessati all'argomento con uno studio sui rimedi vegetali usati dalla medicina popolare italiana tra il XIX ed il XX secolo. La ricerca è stata pubblicata sul Journal of Ethnopharmacology.

"Alla luce delle attuali conoscenze farmacologiche, circa il 79% delle piante utilizzate nel passato presenta metaboliti secondari (composti organici che non hanno una funzione diretta sulla crescita e lo sviluppo delle piante) con azione anti-infiammatoria e analgesica e comunque in grado di contrastare i meccanismi ritenuti alla base delle principali forme di cefalee", spiega Giuseppe Tagarelli dell'Istituto per i sistemi agricoli e forestali del Mediterraneo (Isafom-Cnr). 

"Componenti organici quali flavonoidi, terpenoidi, fenilpropanoidi sembrano poter bloccare, in vivo, i mediatori chimici coinvolti nell'insorgenza delle cefalee. 

Ad esempio, i diterpeni estratti dal girasole, dal sambuco e dall'artemisia agiscono sulle cavie come i FANS, i farmaci antiinfiammatori non steroidei che solitamente si assumono contro le cefalee, oltre che per ridurre lo stato infiammatorio in patologie articolari, reumatologiche e muscolo-scheletriche. Questi metaboliti secondari sono infatti in grado di bloccare la produzione degli enzimi che favoriscono la biosintesi delle prostaglandine, mediatori dell'infiammazione".

Lo studio ha rivelato anche altro. "È stato evidenziato che circa il 42% delle piante utilizzate dalla medicina popolare italiana per la cura della cefalea era già in uso nel periodo tra il V secolo a.C. e il II d.C., come testimoniano Ippocrate, Plinio il Vecchio, Dioscoride, Galeno e Sereno Sammonico. Lo studio testimonia, dunque, uno straordinario trasferimento di conoscenze empiriche, per circa 2.000 anni", aggiunge il ricercatore.

Un significativo bagaglio di sapere per lo sviluppo di nuovi farmaci. "Youyou Tu, Premio Nobel per la Medicina nel 2015, ha 'riscoperto' l'artemisina, estratta dall'Artemisia annua, pianta storicamente usata dalla medicina tradizionale cinese per la cura della malaria e oggi considerata la molecola più efficace per guarire da tale parassitosi", conclude Tagarelli.

Roma, 23 gennaio 2018

La scheda

Chi: Istituto per i sistemi agricoli e forestali del Mediterraneo e Istituto di scienze neurologiche

Che cosa: studio su rimedi vegetali per contrastare la cefalea, articolo "Italian folk plant-based remedies to heal headache (XIX-XX century)".

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Dal Cnr una nuova tecnica per curare i disturbi neurologici

Nuova tecnica per curare i disturbi neurologici

Si chiama tIDS (stimolazione transcranica neurodinamica individuale) il metodo messo a punto da un gruppo di ricercatori dell'Istc-Cnr per regolare la stimolazione cerebrale sulle caratteristiche individuali della persona malata da trattare. 

Allo studio tIDS da applicare su pazienti epilettici che non rispondono alle terapie convenzionali. La ricerca è stata pubblicata sul Journal of Neuroscience.

Il cervello umano usa i segnali che gli giungono dai sensi per adeguare a essi i comportamenti: per esempio, affrettarsi a spegnere il fornello quando si sente che dall'arrosto arriva odore di bruciato. Nelle persone affette da malattie neurologiche o psichiatriche come ictus, sclerosi multipla, schizofrenia, questi meccanismi sono compromessi e l'elaborazione dei segnali sensoriali in arrivo è alterata a causa di distorsioni nella comunicazione nelle reti neuronali. 

Una via per ristabilire il normale funzionamento è stata studiata dai ricercatori dell'Istituto di scienze e tecnologie della cognizione del Consiglio nazione delle ricerche (Istc-Cnr), che hanno messo a punto una nuova tecnica di stimolazione elettrica non invasiva e personalizzata, la stimolazione transcranica neurodinamica individuale (tIDS), in grado di modificare l'eccitabilità della regione target, con efficacia superiore ai metodi oggi in uso. Lo studio, realizzato con il contributo del Servizio di statistica medica della Fondazione Fatebenefratelli-Isola Tiberina, è stato pubblicato sulla rivista Journal of Neuroscience.

"Uno dei sistemi per ristabilire la comunicazione cerebrale senza passare attraverso i sensi è la neuromodulazione transcranica, un insieme di tecniche non invasive che attraverso segnali elettrici o magnetici modifica l'attività di alcune regioni del nostro cervello e la loro connessione con le altre aree cerebrali", spiega Franca Tecchio, coordinatrice del Laboratorio di elettrofisiologia per la neuroscienza transazionale (Let's) dell'Istc-Cnr. "In questo modo, bypassando i sensi, si inviano segnali direttamente alle regioni che non li ricevono più o li distorcono, ripristinando il normale funzionamento cerebrale".

Il team Let's-Cnr ha realizzato la tecnica tIDS arricchendo la neuromodulazione transcranica con tecniche di neuroimaging. 

"Utilizzando le neuro-immagini è infatti possibile osservare e misurare il funzionamento delle aree compromesse. La tIDS consiste in una stimolazione elettrica a bassa intensità che, prima di agire, è in grado di capire come lavora l'area cerebrale su cui va a operare", continua la ricercatrice. "In tal modo riesce a ottimizzare la capacità di reazione della zona target, sfruttandone le caratteristiche specifiche. La stimolazione non invasiva e personalizzata del cervello consente di aumentare l'efficacia dell'intervento".

La tecnica è stata messa a punto e testata nell'area motoria del cervello, ma il gruppo di ricerca intende estenderne l'uso. "Se riusciremo a dimostrare che questa tecnica permette, oltre che di aumentare, anche di inibire l'eccitabilità della regione cerebrale target, costruiremo tIDS che inibiscano le aree dove si genera l'epilessia in pazienti che non rispondono alle terapie convenzionali", conclude Tecchio.

Roma, 18 gennaio 2018
La scheda

Chi: Laboratorio di elettrofisiologia per la neuroscienza transazionale dell'Istituto di scienze e tecnologie della cognizione del Cnr; Servizio di statistica medica della Fondazione Fatebenefratelli-Isola Tiberina

Che cosa: tIDS, nuova tecnica di stimolazione elettrica cerebrale non invasiva e personalizzata

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‘Cupido’, i nanofarmaci inalati arrivano al cuore

Uno studio coordinato dall'Irgb-Cnr ha dimostrato l'efficacia sperimentale di un nuovo approccio terapeutico per il trattamento di disturbi cardiovascolari, che mima il comportamento delle particelle inquinanti quando attaccano il sistema cardiocircolatorio. 

La ricerca, condotta nell'ambito del progetto europeo 'Cupido', è pubblicata su Science Translational Medicine.

Ricercatori dell'Istituto di ricerca genetica e biomedica (Irgb) del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano in collaborazione con i colleghi dell'Istituto di scienza e tecnologia dei materiali ceramici (Istec) del Cnr di Faenza hanno messo a punto un approccio terapeutico innovativo e non invasivo per il trattamento dei disturbi cardiovascolari, ad oggi la prima causa di morte nel mondo. 

Il metodo, descritto su Science Translational Medicine, è basato sull'inalazione di nanoparticelle 'caricate' con farmaci capaci di arrivare rapidamente al cuore. La ricerca è stata condotta nell'ambito di 'Cupido', progetto europeo di cui il Cnr è coordinatore, che ha lo scopo di individuare nuove soluzioni terapeutiche basate sulle nanotecnologie in ambito cardiovascolare.

"Il merito è di un'innovativa molecola da noi brevettata -composta prevalentemente da fosfato di calcio, quindi altamente biocompatibile e biodegradabile-  che riesce ad essere facilmente assimilata dalle cellule cardiache e, quindi, a trasportare il farmaco", spiega Daniele Catalucci (Irgb-Cnr), coordinatore del progetto. 

"L'idea è quella di riprodurre i meccanismi tramite i quali alcune particelle inquinanti, come le polveri sottili derivanti dall'inquinamento automobilistico o da processi di combustione, una volta respirate riescono a oltrepassare la barriera polmonare e ad arrivare al cuore attraverso il sistema circolatorio cardiopolmonare. Abbiamo, cioè, sviluppato una 'navetta terapeutica' biocompatibile capace di viaggiare all'interno del corpo umano esattamente come fanno queste particelle tossiche, e di arrivare al cuore semplicemente per inalazione: qui il farmaco viene rilasciato senza necessità di iniezioni o altre metodologie invasive per il paziente". 

Una prima sperimentazione condotta su modelli animali ha mostrato risultati positivi, migliorando situazioni di scompenso cardiaco e di insufficienza del miocardio. 

"Sebbene siano necessari ulteriori studi prima della possibile applicazione all'uomo, questi risultati aprono la strada a un utilizzo innovativo delle nanotecnologie in ambito medico: ad oggi, infatti, l'attenzione della ricerca è stata rivolta prevalentemente al trattamento dei tumori", afferma Michele Miragoli ricercatore associato dell'Irgb-Cnr di Milano e docente del Dipartimento di medicina e chirurgia dell'Università di Parma. Per l'Università di Parma hanno preso parte al lavoro anche Silvana Pinelli, Rossella Alinovi e Stefano Rossi del Dipartimento di Medicina e Chirurgia e Francesca Ravanetti del Dipartimento di Scienze Mediche Veterinarie.

Lo studio è stato condotto in collaborazione con l'istituto clinico Humanitas con cui l'Irgb-Cnr ha una convenzione. Sono partner del progetto Cupido, oltre al Cnr, Charité University Medicine (Berlino), Imperial College (Londra), Simula Research Laboratory, Bet Solutions, In srl, Nemera, Cambridge Innovation Technologies Consulting Ltd, Sanofi, Fin-Ceramica di Faenza, Life Corporation S.a. e l'impresa spin off dell'Università di Parma PlumeStars. 

Roma, 19 gennaio 2018

                   

La scheda:

Chi: Istituto di ricerca genetica e biomedica (Irgb) del Cnr di Milano, coordinatore del progetto 'Cupido' (www.cupidoproject.eu)

Che cosa: articolo 'Inhalation of peptide-loaded nanoparticles improves heart failure', Science Translational Medicine 10, eaan6205 17 gennaio 2018. DOI: 10.1126/scitranslmed.aan6205

Figura 1: Trattamento delle malattie cardiache mediante inalazione di nanoparticelle terapeutiche.

Figura 2: Nanoparticelle terapeutiche in seguito a inalazione, raggiungono il cuore e internalizzanno nelle cellule cardiache

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CNR: individuata alterazione nel Parkinson

                                                      

Parkinson: individuata alterazione nella fase iniziale della malattia

La struttura modificata è quella che sovrintende all'apprendimento motorio e a determinarne l'alterazione è l'eccesso della proteina alfa-sinucleina, il cui accumulo porta poi in fase avanzata alla morte dei neuroni dopaminergici e alla manifestazione della malattia. 

La scoperta, opera di un team coordinato da Elvira De Leonibus di Igb-Cnr e Istituto Telethon, permette una diagnosi precoce e lo sviluppo di nuove terapie. Il lavoro è stato pubblicato su Brain.

Un team formato da Elvira De Leonibus, responsabile del Laboratorio di neuropsicofarmacologia dell'Istituto di genetica e biofisica del Consiglio nazionale delle ricerche (Igb-Cnr) di Napoli e Faculty presso l'Istituto Telethon di genetica e medicina (Tigem) di Pozzuoli, Barbara Picconi e Paolo Calabresi della Fondazione Santa Lucia Irccs e dell'Università di Perugia, ha scoperto un nuovo meccanismo di memoria cellulare attivato dall'apprendimento motorio, che viene alterato nelle fasi iniziali della malattia di Parkinson. Il lavoro, finanziato dalla Fondazione con il Sud e dal Miur, è stato pubblicato sulla rivista Brain.

La memoria motoria è l'abilità attraverso cui impariamo a compiere azioni come scrivere, andare in bicicletta, suonare uno strumento, ed è caratterizzata da un apprendimento lento e progressivo che richiede tanto addestramento ma che, una volta acquisito, consente di compiere automaticamente i movimenti. Si sapeva già che la sede cerebrale dell'apprendimento motorio fosse il corpo striato, una struttura antica del cervello posta al di sotto della corteccia cerebrale. Non era chiaro, invece, come le cellule dello striato riuscissero a ricordare quanto già appreso e, partendo da lì, ad apprendere nuovi movimenti e a perfezionare quelli noti. 

"Nel nostro studio abbiamo scoperto, in modelli animali, che l'esercizio motorio lascia un segno per giorni nei neuroni dello striato", spiega De Leonibus, coordinatrice del team di ricerca. "Se applichiamo uno stimolo elettrico ai neuroni dello striato di animali non addestrati, questi danno una risposta inibitoria; se lo stesso stimolo è applicato ad animali sottoposti alle prime sessioni di apprendimento, i neuroni rispondono eccitandosi e questo li rende riconoscibili e consente di perfezionare i movimenti appresi. Tuttavia, una volta che l'esercizio motorio viene acquisito alla perfezione e il movimento viene effettuato automaticamente, i neuroni tornano a dara una risposta inibitoria allo stimolo elettrico". 

Il gruppo di ricerca, che ha coinvolto numerosi giovani ricercatori, come Nadia Giordano e Attilio Iemolo, ha studiato la rilevanza di questa nuova forma di memoria cellulare nella malattia di Parkinson, i cui sintomi (tremori a riposo e lentezza nei movimenti) indicano la morte di un particolare tipo di cellule che porta allo striato la dopamina.  "Oggi sappiamo che l'aumento nella produzione della proteina alfa-sinucleina può da sola portare alla morte dei neuroni dopaminergici e, quindi, allo sviluppo della malattia. I ricercatori hanno quindi inserito all'interno delle cellule che producono dopamina il gene dell'alfa-sinucleina umana, in modo che questa venisse prodotta in quantità spropositate nelle cellule che rilasciano dopamina nello striato, determinandone la morte", prosegue la ricercatrice dell'Igb-Cnr. 

"Si è visto così che molto prima di arrivare alla morte l'eccesso di alfa-sinucleina impediva agli animali di effettuare automaticamente i movimenti appresi. Questi risultati identificano per la prima volta una manifestazione clinica molto precoce nell'apprendimento motorio che precede la morte dei neuroni nella malattia di Parkinson. È quindi un campanello d'allarme utile per la diagnosi precoce e per lo sviluppo di nuove terapie che, se somministrate subito, possono prevenire o rallentare la morte dei neuroni".

I ricercatori si sono chiesti a questo punto in che modo l'eccesso di alfa-sinucleina impedisse la formazione della memoria cellulare, una domanda importante per capire le primissime modificazioni biologiche legate allo sviluppo del Parkinson. "Abbiamo visto che l'eccesso di alfa-sinucleina preveniva la formazione della memoria cellulare riducendo drasticamente la quantità del trasportatore della dopamina, una sorta di controllore dei punti di contatto tra diversi neuroni, e quando i livelli di questo trasportatore si riducono tutte le vescicole di dopamina rilasciate disturbano il corretto scambio di informazioni tra le cellule nervose e, dunque, la formazione della memoria motoria", conclude De Leonibus. 

"L'identificazione di bassi livelli del trasportatore della dopamina in questo stadio precoce, quando ancora non c'è neurodegenerazione, è perciò un aspetto molto rilevante per la diagnosi della malattia. I risultati di questa ricerca suggeriscono che bassi livelli del trasportatore non necessariamente indicano la morte dei neuroni dopaminergici, ma possono invece indicare una sinucleinopatia, un'ipotesi diagnostica che merita approfondimenti mirati con indagini genetiche e prelievo di liquor, al fine di prevederne l'evoluzione".

Questo risultato è stato reso possibile anche grazie ai finanziamenti di Fondazione Telethon che proprio in questi giorni sta promuovendo #presente, la campagna di sensibilizzazione e raccolta fondi per la ricerca scientifica contro le malattie genetiche rare. Inoltre, fino al 23 dicembre si terrà la 28° edizione della Maratona televisiva in collaborazione con la Rai e fino al 24 dicembre sarà possibile fare una donazione inviando un sms o chiamando il numero solidale 45518

Roma, 22 dicembre 2017

La scheda

Che cosa: scoperta di meccanismo di memoria cellulare alterato nelle fasi iniziali della malattia di Parkinson Doi: awx351

Chi: Istituto di genetica e biofisica del Cnr di Napoli, Istituto Telethon di Pozzuoli, Fondazione Santa Lucia Irccs, Università di Perugia

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Salute. CNR: il futuro della diagnosi ‘tascabile ’ grazie ai Lab-on-a-Chip

Il futuro della diagnosi 'tascabile' grazie ai Lab-on-a-Chip

I ricercatori dell'Isasi-Cnr hanno realizzato un microscopio olografico integrato su una sorta di vetrino che fornisce immagini 3D da cui si ricavano i dati quantitativi di elementi biologici. 

In futuro il chip consentirà di portare la diagnostica di laboratorio direttamente presso il paziente. Lo studio è pubblicato su Light: Science and Applications del gruppo Nature.

Un sofisticato laboratorio di analisi a portata di tasca è stato messo a punto dai ricercatori dell'Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti del Consiglio nazionale delle ricerche (Isasi-Cnr) di Napoli con il primo microscopio olografico, che darà modo agli utenti di effettuare, per alcune patologie, esami diagnostici rapidi e a casa propria. Lo studio è stato pubblicato su Light: Science and Applications, rivista del Nature Publishing Group.

"La svolta tecnologica è stata possibile grazie ai cosiddetti dispositivi Lab-on-a-Chip (Laboratori su chip)", spiega Vittorio Bianco, ricercatore Isasi-Cnr. "Abbiamo dotato un chip microfluidico, cioè un semplice ed economico pezzetto di plastica nel quale sono scavati dei canaletti in cui scorre il fluido da analizzare (sangue, urine, saliva…), di micro-elementi ottici che gli conferiscono le funzionalità di microscopio tridimensionale di tipo olografico tascabile. Il microscopio olografico si presenta come un semplice vetrino da microscopio di alcuni centimetri di lunghezza ma costituisce un vero e proprio strumento di misura, fornendo mappe 3D da cui si ricavano i dati quantitativi di elementi biologici, statici o in movimento all'interno di un liquido".  

Basta inserire una goccia di sangue nel canale del chip funzionalizzato, un po' come si fa per misurare la glicemia, e posizionarlo su un sensore di luce per analizzarne in dettaglio il contenuto e giungere alla diagnosi. 

"La natura olografica del sistema di acquisizione consente di effettuare diagnosi mediche utilizzando immagini di materiale biologico basate su microscopia a contrasto di fase, facendo a meno della fluorescenza", aggiunge Biagio Mandracchia dell'Isasi-Cnr. 

"Ciò consente di evitare ulteriori trattamenti del campione, riducendo costi e tempi di analisi. Le immagini tridimensionali fornite dal chip hanno di recente consentito il conteggio di globuli rossi ad alta velocità".

La configurazione tascabile della tecnologia, grazie all'utilizzo di componenti ottici miniaturizzati, e il basso costo di produzione, permette per la prima volta di superare i confini del laboratorio di analisi. 

"In futuro il chip consentirà di portare le funzionalità diagnostiche direttamente dal paziente evitando, ad esempio, alle persone anziane di recarsi presso un centro diagnostico. Inoltre potrà essere usato in Paesi in via di sviluppo e laddove manchino adeguate strutture per lo studio e classificazione dei campioni", concludono i leader del progetto di ricerca, Melania Paturzo, ricercatrice Isasi-Cnr e Pietro Ferraro, direttore Isasi-Cnr. 

"La tecnologia potrà essere applicata per la diagnosi di malattie come anemia, malaria, HIV e anche tumori, attraverso l'identificazione delle cellule tumorali circolanti nel sangue. Oltre che, in ambito non medico, per il monitoraggio della qualità delle acque".    

Immagine: microscopio olografico portatile. In alto a destra è riportato un dettaglio del chip raffigurante una microlente polimerica utilizzata per ottenere l'ingrandimento ottico desiderato.

 

Roma, 17 novembre 2017

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Salute. Atrofia muscolare spinale. Nuova luce sulla Sma, la malattia che blocca i muscoli dei bambini.

 

Stabilita per la prima volta una chiara connessione tra l'atrofia muscolare spinale, una malattia genetica neuromuscolare che colpisce prevalentemente in età infantile, e la sintesi delle proteine. 

La scoperta rivela un nuovo processo cellulare implicato nella malattia e potrebbe permettere di sviluppare terapie. 

Lo studio, messo in copertina dalla rivista scientifica Cell Reports, vede il Trentino protagonista. È, infatti, frutto della collaborazione locale dell'Istituto di biofisica del Cnr e del Cibio dell'Università di Trento e risultato di un Grande Progetto PAT. 

I dettagli sono stati illustrati oggi in una conferenza stampa nel Palazzo della Provincia autonoma di Trento

Gattonare sembra una delle azioni più semplici. Ma c'è chi ha i muscoli talmente deboli da non poter fare nemmeno questo. Lo sanno bene le famiglie di bambini affetti dalla Sma, l'atrofia muscolare spinale, una malattia genetica che colpisce le cellule nervose del midollo spinale, quelle da cui partono i segnali diretti ai muscoli. Uno studio pubblicato in questi giorni getta una nuova luce su questa malattia.

L'articolo stabilisce per la prima volta una chiara connessione fra un processo fondamentale per le cellule, la sintesi delle proteine, e il meccanismo attraverso il quale insorge e progredisce la Sma. Questa scoperta potrebbe permettere di meglio comprendere l'unica terapia esistente e recentissimamente approvata dalla Fda (Food and Drug Administration, ovvero Agenzia per gli Alimenti e i Medicinali, l'ente governativo statunitense che fra l'altro regolamenta l'immissione sul mercato di nuovi farmaci) e di sviluppare terapie alternative o integrative per questa malattia mortale.

Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Cell Reports, è il risultato della collaborazione locale dell'istituto di biofisica del Cnr (investigatrice principale Gabriella Viero) e di Cibio UniTrento (investigatore principale Alessandro Quattrone) con un gruppo dell'Università di Edimburgo. L'editore ha ritenuto il contributo così rilevante da dedicargli la copertina di Cell Reports in cui è stato pubblicato il lavoro.

È anche il primo importante risultato del progetto Axonomix, che si è appena concluso. Axonomix è un 'Grande progetto PAT', ovvero rientra in quella tipologia di iniziative di ricerca scientifica che attraverso uno specifico bando ottengono finanziamenti provinciali e supportano la ricerca in Trentino di giovani talentuosi ricercatori come Paola Bernabò e Toma Tebaldi, coautori del lavoro.

I dettagli sono stati illustrati oggi in una conferenza stampa in Provincia da Gabriella Viero e da Alessandro Quattrone, protagonisti del lavoro scientifico. All'incontro ha partecipato anche Sara Ferrari, assessora all'università e ricerca, Provincia autonoma di Trento.

Che cos'è la Sma

La Sma (atrofia muscolare spinale) è una malattia genetica letale dei bambini piccoli, etichettata come malattia rara, ma in realtà piuttosto frequente, con un caso ogni 6000 bambini entro i primi 2 anni di vita. È una malattia che comporta anche un carico emozionale e di sofferenza molto forte per pazienti e familiari.

Il progetto Axonomix

Axonomix (nome completo: Axonomix: identifying the translational networks altered in motor neuron diseases), è iniziato nel settembre 2013 e si è concluso nel settembre di quest'anno, con un finanziamento provinciale complessivo di 2.390.864,20 euro.

L'obiettivo di Axonomix era verificare se in malattie del motoneurone, fra cui l'atrofia muscolare spinale (Sma), si rilevasse un'alterazione del processo di sintesi delle proteine e se questo fosse alla base della degenerazione cui i motoneuroni vanno incontro. Un'informazione determinante per identificare nuovi bersagli nella terapia.

Il progetto Axonomix è stato caratterizzato da un alto profilo interdisciplinare che ha coinvolto varie discipline, tra cui genomica, biochimica, biofisica, biologia cellulare, neurologia, microscopia, bioinformatica e statistica. La combinazione di tali diverse competenze è stata un tratto fortemente caratterizzante e una condizione essenziale per il suo svolgimento. Il lavoro appena pubblicato è uno dei diversi risultati del progetto. Altri risultati vedranno la luce nei prossimi mesi e contribuiranno a rendere più concreta l'aspettativa di sfruttare la modulazione della sintesi proteica per intervenire sulla Sma.

La copertina di Cell Reports

La copertina della rivista Cell Reports è un'illustrazione di Toma Tebaldi basata su un dipinto della pittrice Antonietta Bellini.

Gli alberi spogli del quadro rappresentano gli assoni (il prolungamento principale della cellula nervosa che conduce gli impulsi al sistema nervoso) colpiti dalla SMA. Alberi privi del fogliame rosso che rappresentano gli assoni poveri di ribosomi. I ribosomi sono quei macchinari molecolari responsabili della produzione delle proteine leggendo e traducendo l'informazione genetica codificata nell'RNA, copia del corrispondente gene sul DNA.

Roma, 16 novembre 2017  

La scheda

Chi: Istituto di biofisica (Ibf) del Cnr; Cibio UniTrento

Che cosa: studio sulla connessione tra l'atrofia muscolare spinale e la sintesi delle proteine

CorrieredelWeb.it

Salute. Malattia di Pompe: svolta per nuove terapie

Osservata per la prima volta, grazie a una collaborazione internazionale tra Ibbr-Cnr, Cnrs, Università di Napoli Federico II e Tigem, la struttura dell'enzima alfa-glucosidasi acida, la cui carenza caratterizza la grave patologia genetica che colpisce muscoli scheletrici e cuore. Lo studio, pubblicato su Nature Communications, apre           nuove prospettive di cura

Avanzamenti importanti in arrivo per una delle patologie genetiche rare più comuni, la malattia di Pompe (dal nome del medico olandese che la descrisse per primo), che riguarda circa 10.000 individui nel mondo e circa 300 persone stimate in Italia con effetti  devastanti su muscoli scheletrici e cuore difficili da curare. 

La malattia si manifesta quando l'organismo non produce quantità sufficienti dell'enzima alfa-glucosidasi acida (Gaa) che in condizioni normali permette la degradazione di una sostanza chiamata glicogeno. Ora un team internazionale di scienziati coordinato dal Centre National de la Recherche Scientifique (Cnrs) di Marsiglia, l'Istituto di bioscienze e biorisorse del Consiglio nazionale delle ricerche (Ibbr-Cnr), l'Università di Napoli 'Federico II' ed il Telethon Institute of Genetics and Medicine (Tigem) di Napoli, per la prima volta ha descritto la struttura di questo enzima riuscendo anche a identificare molecole che possono prevenirne l'inattivazione che determina la patologia. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nature Communications.

"La funzione normale dell'alfa-glucosidasi acida è di degradare il glicogeno nei lisosomi, delle vere e proprie centrali di smaltimento rifiuti della cellula", spiega Gerlind Sulzenbacher, la ricercatrice italiana del Cnrs di Marsiglia che ha coordinato lo studio. "Quando una mutazione colpisce il gene dell'alfa-glucosidasi acida, l'enzima non funziona più in modo efficace e il glicogeno si accumula nella cellula con gravi danni tissutali".

La malattia di Pompe ha esiti diversi a seconda del suo esordio: "La forma infantile è generalmente fatale nel primo anno di vita mentre quella tardiva ha decorsi variabili con progressivo indebolimento dei muscoli e complicazioni respiratorie e cardiache", spiega Giancarlo Parenti docente presso il Dipartimento di scienze mediche traslazionali dell'Università di Napoli 'Federico II' e ricercatore del Tigem di Napoli. "La terapia enzimatica sostitutiva (Ert) che viene utilizzata attualmente per il trattamento della malattia consiste nel somministrare ai pazienti dosi massicce di enzima così da attenuare l'accumulo di glicogeno. Nonostante i benefici clinici della Ert, la risposta dei pazienti è variabile e la terapia non del tutto efficace. Per questo, da alcuni anni, stiamo studiando un approccio alternativo, la terapia con 'chaperoni' farmacologici o Pct. Si tratta di piccole molecole in grado di legarsi sia all'enzima mutante, sia a quello normale che viene usato per la terapia sostitutiva, aiutandolo a raggiungere il lisosoma per espletare la propria funzione di smaltimento del glicogeno".

Grazie a esperimenti di cristallizzazione e di diffrazione ai raggi X i ricercatori sono riusciti ad analizzare nel dettaglio la struttura dell'enzima. "Abbiamo determinato la struttura tridimensionale dell'alfa-glucosidasi acida in forma libera e legata a diversi chaperoni che potranno prevenire l'inattivazione dell'enzima e agire da farmaci", conclude Marco Moracci ricercatore associato dell'Ibbr-Cnr e docente presso il Dipartimento di biologia dell'Università di Napoli 'Federico II'. "In particolare abbiamo scoperto che una di queste molecole, la 'N-acetil-cisteina' (Nac), essendo un farmaco già impiegato come mucolitico, potrebbe anche essere già disponibile per l'impiego clinico. I farmacologi molecolari potranno valutare se anche altre molecole, magari già approvate come farmaci quali il Nac e dunque di impiego immediato in terapia, sono in grado di stabilizzare l'enzima offrendo nuove terapie per combattere questa malattia".

Roma, 28 ottobre 2017

La scheda

Chi: Ibbr-Cnr, Cnrs, Università di Napoli 'Federico II', (Tigem)

Che Cosa: osservata per la prima volta la struttura dell'enzima alfa-glucosidasi acida

Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-017-01263-3

Structure of human lysosomal acid α-glucosidase–a guide for the treatment of Pompe disease

Véronique Roig-Zamboni, Beatrice Cobucci-Ponzano, Roberta Iacono, Maria Carmina Ferrara, Stanley Germany, Yves Bourne, Giancarlo Parenti, Marco Moracci & Gerlind Sulzenbacher

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