Sono stati fatti progressi significativi nell’ultimo anno in diverse discipline scientifiche. Ad esempio, durante l’inverno abbiamo assistito al lancio del James Webb Space Telescope, che porta con sé il potenziale per rivoluzionare i campi dell’astronomia e della cosmologia. A maggio, gli astronomi dell’Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration hanno rilasciato per la prima volta immagini dirette del buco nero al centro della nostra galassia. Mentre il mondo si riprende dagli effetti del COVID-19, che ha posto un freno di emergenza temporaneo al progresso scientifico in diversi campi, l’anno scorso ha visto una spinta globale per ripristinare le iniziative di ricerca e riprendere progetti che potrebbero essere stati sospesi. Abbiamo raccolto alcuni dei pezzi di ricerca preferiti dell’ultimo anno, da Cambridge e altrove.
Crescere mini cervelli per aiutarci a comprendere le malattie neurologiche
Cosa potremmo fare se potessimo far crescere cervelli in laboratorio? Per prima cosa, potremmo usare organoidi cerebrali modello per migliorare la nostra comprensione delle malattie neurodegenerative. Il termine “organoide” si riferisce a una massa tridimensionale di cellule che rappresenta un organo umano. Gli organoidi derivano in genere da cellule della pelle che vengono riprogrammate per tornare allo stadio di cellule staminali e successivamente coltivate per formare una coltura tridimensionale. Sono già stati ampiamente utilizzati in diversi campi di ricerca, ad esempio nello studio delle prime fasi della gravidanza, e nuovi lavori con organoidi sono sempre più promettenti.
I ricercatori del John van Geest Centre for Brain Repair dell’Università di Cambridge hanno raggiunto un nuovo traguardo quando hanno utilizzato cellule staminali derivate da un paziente affetto da malattia del motoneurone e demenza per far crescere un minuscolo organoide cerebrale, più o meno delle dimensioni di un pisello. Sebbene le sue dimensioni possano sembrare modeste, questo organoide è stato coltivato con successo per 240 giorni al momento della pubblicazione iniziale, più a lungo che mai in precedenza. Inoltre, il gruppo, guidato dal dott. András Lakatos, è stato in grado di identificare un farmaco specifico che ha migliorato i risultati a livello cellulare: riducendo l’accumulo di proteine tossiche, riducendo lo stress cellulare e riducendo la perdita di nervi.
Dato che gli attuali approcci clinici mirati alle malattie neurodegenerative sono spesso limitati nel loro successo e che gli aspetti della patogenesi delle malattie neurodegenerative rimangono poco compresi, l’uso degli organoidi può aiutare a far luce su nuove strategie terapeutiche. Nelle parole del dott. Lakatos: “Modellando alcuni dei meccanismi che portano al danno al DNA nelle cellule nervose e mostrando come questi possono portare a varie disfunzioni cellulari, potremmo anche essere in grado di identificare ulteriori potenziali bersagli farmacologici”.
“L’uso degli organoidi può aiutare a far luce su nuove strategie terapeutiche”
Trapianti cardiaci xenogenici
Il 10 gennaio, gli scienziati negli Stati Uniti hanno segnalato il primo trapianto di cuore xenogenico riuscito (un trapianto da un altro animale, in questo caso un maiale geneticamente modificato, a un essere umano), offrendo speranza ai molti pazienti in attesa di questo organo vitale. I trapianti di cuore sono molto richiesti, ma scarseggiano: nel Regno Unito, il tempo di attesa medio per i cuori dei donatori umani deceduti è di 18-24 mesi e circa una dozzina di persone muoiono ogni giorno in attesa di organi negli Stati Uniti. Pertanto, questa svolta offre nuove speranze e potenzialità ai pazienti affetti da malattie cardiache pericolose per la vita, aumentando il numero di cuori trapiantabili disponibili e riducendo i tempi di attesa.
Ma perché era così difficile prima? Un problema chiave con i trapianti è la risposta immunitaria dell’ospite, che vede il trapianto come un corpo estraneo e scatena attacchi immunitari contro di esso, portando al rigetto dell’organo, infezioni e possibili gravi effetti collaterali come la malattia del trapianto contro l’ospite o il cancro. Questi sono già problematici nei trapianti da uomo a uomo, ma i trapianti da un’altra specie sono a un altro livello di difficoltà, poiché gli organi umani condividono chiaramente una percentuale molto più grande di materiale genetico rispetto a quelli interspecie, che vengono rifiutati non solo come non-self, ma anche come non appartenenti alla specie del ricevente.
Per superare queste difficoltà, il trapianto di cuore utilizzato qui è stato geneticamente modificato per ridurre al minimo i rischi di rigetto immunitario, resi possibili dai recenti progressi nelle tecnologie di clonazione, editing e ricombinazione genica. Sono stati eliminati quattro geni suini, tra cui uno che sviluppa una risposta immunitaria umana aggressiva, e ne sono stati aggiunti sei umani per facilitare l’accettazione del trapianto. Inoltre, i maiali offrono molti vantaggi: sono facili da allevare e gli organi possono raggiungere le dimensioni adulte in soli sei mesi.
Esistono sfide con il rigetto immunitario, l’affidabilità (quanto dureranno questi tessuti trapiantati?) e questioni etiche. Probabilmente abbiamo ancora un lungo strada da percorrere nel campo dei trapianti xenogenici. Fatto critico, il ricevente del cuore di maiale è deceduto circa due mesi dopo l’operazione (anche se, in particolare, non è stata identificata alcuna causa specifica di morte). Questa operazione è probabilmente una pietra angolare per risolvere le carenze di organi e i problemi di trapianto in futuro.
Scoperte di nuove specie
Le stime suggeriscono che sulla Terra ci siano 8,7 milioni di specie di animali, piante, funghi e alghe, ma finora ne sono state formalmente identificate solo circa 1,2 milioni. Tuttavia, gli scienziati stanno costantemente scoprendo nuove specie in tutto il mondo e, nell’ultimo anno, molte di queste specie hanno avuto storie interessanti da raccontare.
“Gli scienziati scoprono costantemente nuove specie in tutto il mondo”
Nella cosiddetta “zona crepuscolare” dell’oceano, la sua regione più profonda, oscura e sconosciuta, è stato scoperto un pesce delicato e di colore rosa: il Cirrhilabrus rubrisquamisnoto come il labro fatato velato di rosa. Questo splendido pesce, che vive nelle barriere coralline al largo delle coste delle Maldive, è fondamentale per la biodiversità di questi fragili ecosistemi, ma, così presto dopo la sua scoperta, è già preso di mira dall’industria acquatica commerciale per la vendita come animale domestico.
La foresta pluviale amazzonica, che ospita il 10% di tutte le specie conosciute al mondo, ha anche prodotto un’altra nuova scoperta: la rana tapiro (Synapturanus danta). Scoperta nell’Amazzonia peruviana, questa rana è rimasta sfuggente per così tanto tempo a causa della sua abitudine di scavare nel terreno, che, combinata con il suo corpo vellutato color cioccolato, la rende ben mimetizzata dai predatori ma difficile da individuare per gli scienziati. La sua colorazione ha anche portato la specie a essere soprannominata “rane di cioccolato” a causa della sua stretta somiglianza con l’animale magico dal nome simile nel popolare Harry Potter serie.
Infine, il Nannaria svolazzante è un piccolo centopiedi marrone scoperto nei Monti Appalachi degli Stati Uniti, una delle 17 specie di centopiedi appena scoperte. Nonostante la sua natura modesta, il Nannaria svolazzante non solo è parte integrante degli ecosistemi forestali nativi, responsabile della scomposizione della materia organica e del rilascio di nutrienti essenziali nel terreno, ma condivide anche il nome con la cantante americana Taylor Swift, da cui Derek Hennen, fan di Swift e ricercatore, gli ha dato il nome.
Un anno promettente davanti a noi
Questo articolo ha evidenziato solo alcuni degli sviluppi più interessanti della scienza degli ultimi 12 mesi. Speriamo che il prossimo anno offra iniziative più promettenti, mentre continuiamo a comprendere i nostri corpi e il mondo che ci circonda.
