CHE COSA SONO I GENI MARKER?

I geni marker sono usati per identificare e/o selezionare specifici organismi, la loro progenie o una parte di una popolazione cellulare tra migliaia di cellule presenti in una coltura. Attraverso il legame fisico del gene di interesse al gene marker, è possibile riconoscere e isolare l’organismo trasformato.

L’uso del gene marker è una pratica comunemente usata in microbiologia da molti anni. Questo concetto è stato esteso, poi, anche all’ingegneria genetica applicata alle piante. Oltre ai geni per la resistenza all’antibiotico, possono essere usati, per la selezione delle cellule vegetali trasformate, i geni per la tolleranza ad erbicidi, i geni che codificano per tratti metabolici e, infine, i geni reporter.
I geni per la resistenza all’antibiotico usati come marker per le piante geneticamente modificate (PGM) sollevano diverse preoccupazioni nel consumatore, in particolare per l’eventuale trasferimento genico orizzontale di questi geni dal materiale vegetale GM ai microrganismi presenti nella microflora del tratto digerente, che indurrebbe in questi ultimi un aumento del livello di resistenza verso tali antibiotici. Ciò potrebbe rappresentare un rischio per la salute umana ed animale, in quanto comprometterebbe il valore terapeutico degli antibiotici nel trattamento di determinate patologie. Questa preoccupazione è alimentata anche dal fatto che l’uso intenso di antibiotici in medicina umana e veterinaria (in questo ultimo caso anche come promotori di crescita) ha già determinato un aumento dell’antibiotico resistenza nella popolazione microbica (van den Eede et al., 2004). Sulla base dell’importanza nell’uso terapeutico dell’antibiotico corrispondente e della diffusione del gene di resistenza all’antibiotico nei batteri del suolo ed in quelli del tratto digerente, è stato possibile suddividere i geni marker in tre gruppi (van den Eede et al., 2004).

Energia meccanica prodotta da batteri grazie a nano-rotelle

Sfruttare il moto caotico dei batteri per produrre energia meccanica? Ora è possibile grazie a delle paricolari nano-rotelle. Già dal 2006 alcuni scienzati giapponesi arrivarono alla conclusione che questo era possibile, ora questa semplice curiosità scientifica, è una realtà resa possibile grazie al lavoro coordinato da Giancarlo Ruocco, direttore del dipartimento di Fisica dell'università La Sapienza di Roma e dei ricercatori dell'istituto nazionale della fisica della materia. Questo particolarissimo motore, è costituito oltre che dai microrganismi, anche da una soluzione in cui sono immersi, e da nano-rotelle che sfruttando il moto caotico dei batteri per produrre energia meccanica. Le difficoltà iniziali legate sopratutto alla resa finale e ai costi, sono state risolte. La soluzione sta nell'utilizzare microingranaggi asimmetrici con denti di diversa lunghezza, ma orientati nella medesima direzione. E' poi sufficiente inserirli nella soluzione contenente i batteri, perchè questi ultimi con il loro moto li facciano girare ad una velocità costante. Grazie a questa nuova tecnologia, sarà possibile disporre di una fonte energetica in scala minima, per la quale al momento non esistono generatori. Questo nuovo dispositivo potrà avere largo impiego anche in ambito medico, potrà ad esempio essere utilizzato per il movimento di fluidi nei chip per analisi biochimiche, tuttavia molte soluzioni sono ancora fantasiose ( si è calcolato ad esempio che con l'attività dei batteri contenuti in metro cubo di soluzione, si può ottenere energia sufficiente ad accendere una lampadina) ma le ambizione sono tante e quindi si può lasciare spazio a questi piccoli organismi che potrebbero farci fare grandi passi alimentando i microdispositivi del futuro.

SCIENZIATI SI LANCIANO NELL'IMPRESA DI SEQUENZIARE IL DNA DI 10.000 VERTEBRATI

Gli scienziati hanno una nuova ambiziosa strategia per districare la storia evolutiva degli esseri umani e dei loro "parenti" biologici. Creare un archivio genomico fatto dal DNA di circa 10.000 specie di vertebreati, il piano proposto da un consorzio internazionale di scienziati ha lo scopo di ottenere e conservare la sequenza del DNA di almeno una specie di ogni genere di mammiferi, uccelli, anfibi e pesci.

Scoperto anticorpo anti-istoni che permetterebbe il blocco dell'emorragie

Da uno studio condotto presso l'Oklahoma medical research foundation (Omrf) di Oklahoma City (USA), e pubblicato su Nature Medicine, è emersa la scoperta di un anticorpo dalle proprietà "cicatrizzanti" in grado di fermare le emorragie interne. Si è infatti visto che la fuoriuscita di sangue in seguito ad una lesione sembrerebbe essere strettamente legata con le proteine istoniche associate al DNA nel nucleo cellulare. Questi istoni sono delle proteine basiche che presentano elevate quantità di aminoacidi basici come Lisina (Lys) o Arginina (Arg). La carica fortemente positiva le rende capaci di legarsi fortemente al DNA e di neutralizzare la sua carica negativa. Vi sono cinque tipi di Istoni: H1, H2A, H2B, H3, H4. Il DNA si avvolge attorno ad una struttura proteica della Nucleosoma, costituito da un ottamero di proteine, dove il DNA compie un giro e tre quarti. L'ottamero è costituito da due copie di ciascun istone H2A, H2B, H3, H4 e costituisce il "core" dell'unità di impacchettamento più elementare del DNA. Il doppio giro di DNA è poi "sigillato" dall'istone H1.

FARMACI CANNABINOIDI: un nemico o una risorsa?

È un argomento che non si tratta spesso o, se lo si fa, lo si tratta sempre con molta cautela. Stiamo parlando dei prodotti chimici della cannabis e del loro utilizzo.
Stavolta noi di Biosproject, trascurando gli aspetti legali legati all’uso di tali sostanze, vogliamo provare ad affrontare l’argomento più che altro dal punto di vista clinico-farmacologico.


Il principio attivo più importante della pianta Cannabis sativa è il Δ9-THC (Δ9- tetraidrocannabinolo - C21H30O2), un composto lipofilo che nella pianta è presente sotto forma di acido. L’organismo umano a partire dagli acidi grassi polinsaturi sintetizza e rilascia, solo quando è necessario, sostanze simili ai cannabinoidi dette appunto endocannabinoidi, che esercitano la loro azione andando legarsi ai recettori cannabinoidi (CB) presenti sulle cellule bersaglio; proprio grazie alla presenza dei recettori CB anche i fitocannabinoidi che vengono assunti tramite l’uso di hashish e marijuana possono produrre i loro effetti nell’essere umano.

Il Δ9-THC, altrimenti detto dronabinol, si lega ai recettori CB1 e CB2 (recettori accoppiati a proteine G che sono stati trovati sia nell’encefalo che nel midollo, oltre che in molti organi e tessuti periferici) e, attivandoli, può provocare a seconda delle dosi di somministrazione effetti come euforia, ansietà, fame, secchezza delle fauci, rilassamento muscolare e riduzione dei dolori. I recettori CB1 attivati inibiscono il rilascio di altri neurotrasmettitori, proteggendo così il sistema nervoso da una stimolazione eccessiva, e sono presenti maggiormente nelle aree encefaliche responsabili del movimento (gangli basali, cervelletto), della memoria (ippocampo e corteccia cerebrale) e della modulazione del dolore (midollo spinale e sostanza grigia periacqueduttale).
I recettori CB2 invece sono situati soprattutto nelle cellule immunocompetenti (leucociti, cellule spleniche e tonsillari) sede in cui permettono la modulazione del rilascio di citochine, molecole proteiche responsabili delle risposte infiammatorie.
Dall’analisi delle differenti proprietà dei recettori CB1 e CB2 si può dedurre che le sostanze agoniste dei recettori CB2 non hanno effetti psicotropi e possono essere quindi utilizzate per la messa a punto di farmaci analgesici, antinfiammatori e antitumorali. La più importante di queste sostanze derivate dalla cannabis è il cannabidiolo (CBD) che è attualmente oggetto di studio poiché se ne stanno cercando di chiarire gli effetti collaterali ipnotici e ansiolitici.

[fonte: “Cannabinoidi e Sistema Endocannabinoide” - Franjo Grotenhermen, nova-Institut, Goldenbergstraße 2, D-50354 Hürth, Germany]

Sono già da tempo in commercio, in paesi come la Gran Bretagna, il Canada e l’Olanda, farmaci contro la nausea e il dolore acuto il cui principio attivo sono proprio i cannabinoidi.

Eccone alcuni esempi:
- Marinol® , contiene dronabinol, viene utilizzato per lenire la nausea nei pazienti oncologici sottoposti a chemioterapia e nell’anoressia;
- Cesamet®, contiene nabilone un derivato sintetico del dronabinol, stimola l’appetito nei malati terminali di AIDS;
- Sativex® , contiene sia THC che CBD ed è impiegato per la cura del dolore nelli pazienti affetti da sclerosi multipla.

Tali farmaci nelle farmacie dei paesi che ne permettono la distribuzione vengono regolarmente venduti ai pazienti che si presentano con una ricetta medica idonea. Per i pazienti italiani invece la situazione è un po’ più difficile: non è sufficiente infatti rivolgersi al proprio medico curante per la prescrizione ed andare poi in farmacia per il ritiro della medicina. La richiesta per ottenere il farmaco deve infatti seguire un lungo iter burocratico della durata di circa 3 mesi, poiché deve giungere fino in Canada, lì dove il farmaco viene prodotto legalmente e distribuito dal Ministero della Salute (Health Canada).

Bisogna aggiungere infine che i farmaci cannabinoidi a differenza degli oppiacei non portano ad una dipendenza fisica, ma possono avere effetti psicotropi sul sistema nervoso centrale. Questi farmaci però sono destinati a persone che vivono ogni giorno in preda ai dolori causati da mali come il cancro o la sclerosi multipla, per fare qualche esempio. È giusto allora negare a queste persone il diritto di trascorrere i loro, per alcuni ultimi, giorni soffrendo quanto meno possibile solo perchè non riusciamo a vincere l'imbarazzo che da sempre accompagna, purtroppo, questo tipo di discorsi nel nostro "Belpaese"...?

IL CLONAGGIO DEL DNA

I genomi di animali, piante e microrganismi sono troppo grandi per essere analizzati con tecniche di laboratorio come gli enzimi di restrizione e l'elettroforesi su gel che ci forniscono un metodo per analizzare semplici molecole di DNA. Nei post precedenti abbiamo descritto come si misura la lunghezza dei frammenti di restrizione; se prendiamo ad esempio il genoma dell'Escherichia coli, costituito da circa 4200 kb, la digestione di questo genoma con l'enzima di restrizione EcoRI produrrebbe all'incirca 1000 frammenti e come abbiamo, quello umano circa 700 000 diversi frammenti. Insomma il punto è che se noi sottoponessimo questi frammenti all'analisi elettroforetica quello che osserveremmo non sarebbero delle bande distinte ma uscirebbe una strisciata (smear) difficile da interpretare. Ecco allora che per analizzare ogni frammento è necessario prima di tutto purificarli uno a uno e poi amplificarli, cioè produrre molte copie identiche di ogni singolo frammento purificato. Vi sono due tecniche che consentono di portare a termine questo compito: 1) è il clonaggio del dna con cui vengono amplificati frammenti di dna. 2) La PCR con cui si può purificare e amplificare frammenti di DNA di nostro interesse più velocemente di quanto si possa fare con il clonaggio del DNA.

Come funziona il clonaggio del DNA?

Il processo può essere suddiviso in varie tappe:

PRP: funziona?

Nel corrente numero della rivista scientifica Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons si torna a parlare di PRP.

Forse vi chiederete cos'è il "PRP"?

PRP sta per Platelet-rich plasma cioè letteralmente plasma ricco di piastrine.

Le pistrine sono piccoli frammenti cellulari contenute nel sangue periferico ricche di granuli. L'azione "terapeutica" del PRP risiede proprio nei numerosi fattori di crescita (growth factors) contenuti nei granuli piastrinici (vedi immagine).

Viene usato già dalla fine degli anni '90 in chirurgia maxillofacciale e in chirurgia plastica, ma di recente è cresciuto il suo utilizzo anche nella medicina dello sport.

Come funziona il PRP?

L'uso del PRP in chirurgia maxillo facciale e plastica deriva dal fatto che sembra migliorare la guarigione delle ferite e degli innesti ossei, e i recenti studi in vitro suggeriscono che migliori anche la guarigione di tendini e muscoli.

Da qui l'uso come metodo alternativo nel trattamento di alcuni comuni condizioni mediche legate alla pratica sportiva come il gomito del tennista (tennis elbow), tendinopatie della cuffia dei rotatori, il ginocchio del saltatore (Jumper's Knee) o le infiammazioni del tendine d'Achillle.

Come si prepara il PRP?

Il plasma ricco di piastrine si ottiene molto semplicemente: dopo aver effettuato un prelievo di sangue venoso del paziente, basta centrifugare la provetta a bassa velocità. Questa procedura separa le piastrine, i frammenti cellulari più leggeri, dai globuli rossi e bianchi, più pesanti. A questo punto si preleva il liquido contenuto nella porzione superiore della provetta e si ottiene un concentrato piastrinico pronto per essere iniettato nell'area danneggiata.

L'utilizzo del PRP è notevolmente aumentato negli ultimi anni proprio perchè il processo è semplice, veloce (circa 30 minuti dal prelievo di sangue all'iniezione di PRP autologo) e relativamente sicuro per il paziente. Esistono sempre rischi di infezione connessi all'iniezione e alcuni hanni pazienti hanno riportato un aumento del dolore e dell'infiammazione al sito di iniezione, ciononostante i rischi di effetti collaterali per il singolo paziente appaiono minimi.

Nonostante i dati a disposizione siano ancora scarsi, i primi risultati appaiono promettenti: sembra che il PRP migliori il processo di guarigione! Ad oggi ciò ancora non è stato dimostato, ma la buona notizia è che sono in corso un gran numero di studi che nei prossimi anni sveleranno i reali benefici del PRP.