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Xenobot, il robot fatto di cellule


Di Anna Romano

Dal computer (anzi, supercomputer) alle cellule viventi: il lavoro pubblicato questa settimana su PNAS descrive la creazione di un nuovo sistema di vita, un robot nato dal riassembramento di alcune cellule staminali di X. laevis e basato sui modelli proposti da un supercomputer. Questi nuovi robot, chiamati xenobot, sono quindi cellule epiteliali e cardiache artficialmente "montate" dai ricercatori per poter svolgere alcune azioni, come muoversi o spostare piccoli oggetti. Oltre a fornire un'importante possibilità di studio sulla base di forma e funzione degli organismi viventi, è possibile pensare per gli xenobot una vasta gamma di applicazioni.
Nll'immagine: la manipolazione dei ricercatori sulle cellule. Crediti: Douglas Blackiston, Tufts University
«Non sono robot tradizionali e neppure una specie nota di animali. Sono una nuova classe di artefatti: organismi viventi e programmabili». Così Joshua Bongard, informatico ed esperto di robotica dell'Università del Vermont, descrive quanto lui e i suoi colleghi hanno realizzato: sono gli xenobot, cellule staminali provenienti da embrioni di Xenopus laevis e assemblate, su istruzioni di un supercomputer, in una forma di vita completamente nuova. Il loro lavoro è stato pubblicato questa settimana sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Dall'in silico all'in vitro

Non è facile imporre a un sistema vivente di attuare un comportamento dettato dall'esterno: è per questa ragione che la maggior parte delle tecnologie attuali sono fatte di materiali sintetici. Eppure, scrivono gli autori del nuovo studio, se i sistemi viventi potessero essere rapidamente progettati e impiegati per svolgere determinate funzioni, la loro innata resistenza potrebbe consentire loro di superare rapidamente le potenzialità delle nostre tecnologie più promettenti. Da qui, gli xenobot.
I ricercatori hanno fatto girare sul supercomputer DeepGreen un algoritmo per la creazione di una diversa forma di vita con determinate caratteristiche, come la capacità di spostarsi in una direzione. Durante i mesi di processamento, il Deep Green ha simulato l'aggregazione e il riaggregazione di qualche centinaio di cellule, basandosi su alcuni semplici principi biofisici forniti dagli scienziati e riguardanti le proprietà delle cellule epiteliali e cardiache. Alla fine, sono state selezionate le opzioni migliori, impiegate per i test sulle cellule reali. Queste ultime sono staminali prelevate da embrioni della rana africana Xenopus laevis, un organismo modello ampiamente impiegato in ricerca (dalla specie deriva anche il nome dei nuovi robot).
Dopo aver separato e lasciato incubare le singole cellule, i ricercatori le hanno tagliate e "rimontate" secondo le istruzioni fornite dal supercomputer, ossia cercando di attuare gli obiettivi previsti. Un micro-lavoro (immaginate la dimensione degli strumenti necessari per lavorare sulle singole cellule) che ha portato a un macro-risultato: le cellule hanno effettivamente iniziato a lavorare insieme, muovendosi in modo coerente per esplorare l'ambiente circostante grazie alle contrazioni delle cellule cardiache. Le cellule hanno mostrato proprietà di auto-organizzazione e perfino la capacità di manipolazione, spostando piccolissime palline. Inoltre, «Abbiamo tagliato il robot quasi a metà e lui si è rimesso insieme e ha ripreso a funzionare», racconta Bongard.

Ricerca di base e applicazioni degli xenobot

Da una parte, gli xenobot possono insegnare molto sui sistemi viventi. «La grande questione, in biologia, è capire quali algoritmi determinano forma e funzione degli organismi», spiega il co-autore Michael Levin. «Abbiamo mostrato che cellule di rana possono essere usate per creare forme di vita completamente diverse da quelle iscritte nel loro programma di default». E questo potrebbe fornire informazioni più approfondite su come sono organizzati gli organismi, e su come immagazzinano e processano le informazioni. Dall'altra parte, gli xenobot potrebbero avere importanti applicazioni in diversi campi. Ad esempio, la loro capacità di manipolare o trasportare piccoli oggetti potrebbe essere la base per pensarli, per esempio, impiegati nel drug delivery intelligente. «Possiamo immaginare per questi robot molte applicazioni che per altre macchine sono impossibili, come cercare inquinanti o contaminanti radioattivi, raccogliere le microplastiche negli oceani, viaggiare nelle arterie per ripulirle dalle placche ateriosclerotiche», aggiunge Levin.
A tutto ciò, sottolineano i ricercatori, si aggiunge il fatto che gli xenobot sono biodegradabili, essendo interamente composti da cellule. «Quando dopo sette giorni hanno terminato il loro lavoro, sono semplicemente cellule morte», commenta Bongard. E le loro capacità rigenerative le rendono particolarmente interessanti: nessuno smartphone si ripara da solo se proviamo a tagliarlo in due.
Nell'immagine: la manipolazione dei ricercatori sulle cellule. Crediti: Douglas Blackiston, Tufts University

Gran Bretagna, è stata stampata la prima cornea in 3D. È stata ottenuta con cellule staminali


Di Salvatore Santoru

È stata stampata la prima cornea in 3D.
Essa, come riporta l'Huff Post(1), è stata ottenuta con uno speciale bio-inchiostro fatto di cellule staminali umane e da sostanza aggreganti. 

NOTA E PER APPROFONDIRE:

(1) https://www.huffingtonpost.it/2018/05/30/stampata-la-prima-cornea-in-3d-ottenuta-con-staminali-umane_a_23446719/

Il Digiuno: un’antica pratica medica


Di PF Louis
 Finalmente la ricerca scientifica sta convalidando il digiuno: un’ antica pratica salutistica e di guarigione.
Di recente The Telegraph (UK) ha riportato che degli scienziati alla University of Southern California (USC) hanno scoperto che il digiuno “anche per solo 3 giorni” puo’ rigenerare tutto il sistema immunitario; persino negli anziani gli scienziati hanno trovato risultati notevoli.
I ricercatori avanzano l’idea che il meccanismo che sta dietro questo fenomeno, è che “affamare il corpo attiva le staminali per produrre nuovi globuli bianchi, che combattono l’infezione”. E il digiuno "'fa scattare un salto rigenerativo che induce le cellule staminali a creare nuovissimi globuli bianchi, cosi rigenerando essenzialmente tutto il sistema immunitario."

Tech Times di recente ha citato delle scoperte-chiave provenienti dalla stessa ricerca della USC . Valter Longo, autore corrispondente in merito a questo studio, nonchè professore alla USC, Davis School of Gerontology, ha affermato: "Quando state morendo di fame, il sistema cerca di salvare energia ed una delle cose che può fare per salvare energia è riciclare molte cellule del sistema immunitario, quelle che non servono, specialmente quelle che potrebbero essere danneggiate."

Longo ha aggiunto, "Con un sistema seriamente danneggiato dalla chemioterapia o dall’invecchiamento, i cicli di digiuno possono rigenerare, letteralmente, un nuovo sistema immunitario."

Tech Times ha riportato: "il digiuno, che sia per due o quattro giorni, spinge il corpo umano in una modalità di “sopravvivenza” in cui esso inizia ad usare le riserve di zucchero e di grasso ed anche distrugge le vecchie cellule."

The Times of India è uscito con un articolo intitolato: "Digiuna 8 giorni all’anno per aumentare la tua immunità”. Dal medesimo studio californiano esso ha anche riportato che il digiuno aveva costretto il corpo a fare in modo che “le cellule staminali rigenerassero e ricostruissero tutto il sistema."

I ricercatori sono anche solerti a mettere in guardia: sebbene il digiuno abbia mostrato di avere dei benefici, è il caso di usarlo con giudizio; serve anche piu’ ricerca clinica, dato che i primi risultati della ricerca sono stati un po’ vari.
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Cosa sono le cellule staminali?
Le cellule staminali sono cellule “di sorgente” generiche ed indifferenziate, che sono alla base di tutti i tipi di cellule specifiche, come per esempio quelle muscolari, del sangue etc. Ci sono in due varietà, quelle limitate e quelle illimitate.

Le cellule staminali illimitate, chiamate anche cellule embrionali, possono svilupparsi in ogni tipo di cellula o tessuto. Potenzialmente queste cellule possono ristabilire e invertire ogni tipo di cellula ferita o cellule o tessuti malati.

La ricerca sulle cellule staminali illimitate si è concentrata sullo sviluppo di medicine sintetiche lucrative che possono imitare queste cellule. Un grande vantaggio delle cellule staminali illimitate è che possono venire replicate fuori dal corpo, in un laboratorio.

Attualmente, all’interno di grandi controversie, sono state sviluppate cellule staminali illimitate da embrioni espulsi, aventi 3 giornidi vita, provenienti dalle cliniche della fertilità. A differenza delle cellule staminali limitate, queste cellule esistono al di fuori del corpo e possono essere sviluppate in qualsiasi tipo di cellula che sia necessaria o tipo di tessuto.
Le cellule staminali limitate, note anche come staminali adulte, per un certo tempo sono state usate con successo per riparare specifici organi e tessuti, gli stessi relativi alla provenienza delle cellule stesse. 

Un grande svantaggio è che non tutti gli organi o tessuti hanno questo tipo di cellule limitate e puo’ cosi essere difficile assicurarsele.Un altro svantaggio è che le cellule staminali limitate non possono essere coltivate in laboratorio e devono essere prese direttamente dal corpo, congelate immediatamente e poi trapiantate direttamente nel paziente.
Il digiuno: un’antica pratica medica
Il digiuno medico è una pratica di astinenza dal cibo solido per un certo e predeterminato periodo di tempo, al fine di ottenere una serie di benefici terapeutici, sia preventivi che curativi.

Infatti, il digiuno è stato usato terapeuticamente per migliaia di anni. Ippocrate, il padre della medicina occidentale, era un sostenitore del suo uso ed insegnava ai suoi discepoli che il digiuno attiva la capacità del corpo di autoguarirsi.

Circa 500 anni fa, Paracelso, un fisico illustre svizzero-tedesco del Rinascimento, che fondò la disciplina occidentale della tossicologia, disse che "il digiuno è il piu’ grande rimedio, del dottore interiore."
L’Ayurveda,il sistema di guarigione che ha 5000 anni e arriva dall’India, è un antico sostenitore del digiuno e dei suoi effetti terapeutici.

In Europa [la fonte dell’articolo è in USA] il digiuno terapeutico sotto supervision medica è tradizionalmente usato per ristabilire la salute e curare il paziente. Continua ai giorni nostri in particolari strutture salutistiche, soprattutto in Germania.
Traduzione di Cristina Bassi

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