ATTIVITÀ DI PORTFOLIO 8

IL COMPITO

Roland Topor - Inchiesta sulla pubblica opinione

Partendo dalla lettura dei documenti suggeriti nel post precedente (Qualche stimolo), provate ad alimentare un dibattito su alcuni dei temi più dibattuti in società o eticamente più sensibili, emersi attraverso lo svolgimento dell’attività 7 e indicati di seguito, esprimendo opinioni informate, ma anche ponendo domande e cercando risposte. Potete avvalervi, se volete, anche dei quotidiani di maggiore diffusione in quanto termometro della rilevanza, percepita all'interno della società, rispetto a tali problemi.

L’obiettivo della discussione è la crescita e il progresso culturale di tutti i partecipanti. Pertanto non abbiate timore di esprimervi temendo di sbagliare. Quindi coraggio ;-). Se è vero infatti che per voi è un compito e la partecipazione ai tre filoni di discussione è obbligatoria, sappiate però che il vostro contributo sarà valorizzato non solo in termini qualitativi e quantitativi ma anche di generatività. Insomma, anche sbagliando, se susciterete dibattito che segnerà un avanzamento nella conoscenza di questa piccola comunità… sarete premiati! 

Le opinioni che vi chiedo inoltre di esprimere in ambito etico, afferendo a un patrimonio di valori strettamente personali, sono ovviamente tutte legittime… o almeno lo sono fino a quando non gravemente lesive della dignità o dei diritti fondamentali altrui.

I temi prescelti sono:

1) Controversie sull'uso degli OGM 

2) Biotecnologie per lo sviluppo sostenibile

3) Controversie sull'uso delle biotecnologie per la procreazione

Il relativo dibattito va sviluppato attraverso i commenti ai seguenti post (dove esiste già una discussione in germe):

1)   OGM: post di Noemi Amato, CLICCA QUI (LINK) per collegarti al post di Noemi.

Moderazione del dibattito: prof.ssa Ivana Rosati

2)   Energia e sviluppo sostenibile: post di Antonio Davoli, CLICCA QUI (LINK) per collegarti al post di Antonio.

Moderazione del dibattito: Antonio Davoli

3) Biotecnologie per la procreazione: post di Silvia Canino, CLICCA QUI (LINK) per collegarti al post di Silvia.

Moderazione del dibattito: Francesca Procopio.

Cattura di opinioni esperte: Debora Procopio. 

Vi ricordo di rispettare le regole della NETIQUETTE e di chiudere sempre i circuiti comunicativi.

Buon lavoro!

ATTIVITÀ DI PORTFOLIO 8

QUALCHE STIMOLO

TEMA OGM
Stralcio del “Manifesto per un buon uso delle biotecnologie”, rintracciabile sul sito biotecnologia.it (LINK), proposto da Alberto Redi (scienziato brillante e provocatore che abbiamo avuto il piacere d’incontrare in precedenti edizioni del progetto Gutenberg) e sottoscritto dai più importanti nomi della Biotecnologia italiana.

“… Sono in particolare le biotecnologie applicate alle cellule germinali animali e vegetali a rappresentare una delle frontiere più promettenti e insieme più temute.
Per sfruttarne appieno le potenzialità e limitarne gli effetti indesiderati è necessaria una corretta informazione, che rifugga tanto da interessati trionfalismi quanto da catastrofismi irresponsabili…

Le biotecnologie applicate alla creazione di organismi animali e vegetali geneticamente modificati e al controllo della loro riproduzione rappresentano un progresso conoscitivo e tecnico che sarebbe irragionevole contrastare pregiudizialmente… Tuttavia la loro utilizzazione sta sollevando crescenti riserve etiche a livello di opinione pubblica, in quanto si teme che possano condurre ad abusi contrari alla dignità umana o possano produrre gravi danni all’ambiente.

Anche se è normale che le prime reazioni nei riguardi di tecnologie nuove, e che soprattutto implicano livelli più avanzati di responsabilità individuale e collettiva, siano di forte preoccupazione per i rischi e i possibili abusi, proprio la storia delle biotecnologie mostra come questi timori siano stati esagerati, e come tali esagerazioni abbiano favorito in passato pregiudizi antiscientifici e comportato ritardi nel metter mano a regole efficaci e durature.

E' quindi indispensabile che il Parlamento ed il Governo promuovano una efficace azione di alfabetizzazione scientifica sulle potenzialità e i rischi delle biotecnologie, in modo da creare un confronto aperto e democratico per sviluppare delle normative che indirizzino verso una buona pratica di impiego delle biotecnologie, mirata al progresso scientifico e al benessere della umanità tutta, in grado di tutelare i diritti individuali ed evitare qualsiasi discriminazione sociale, rispettosa dell'ambiente e della biodiversità, nonché capace di valorizzare le ricadute economiche in termini sia di prospettive di sviluppo imprenditoriale, sia di nuove opportunità lavorative, sia per coniugare i valori del mercato con quelli di una etica della salute mondiale”.

TEMA BIOTECNOLOGIE PER LA PROCREAZIONE
Stralcio dell’intervista a Jeremy Rifkin, autore di “Il secolo biotech”, pubblicata su Repubblica nel 1998 (LINK)

“... Ora, se fra 25 anni lei fosse un genitore e sapesse ancor prima del concepimento che trasmetterà la leucemia a suo figlio, non vorrebbe eliminare questa possibilità all'interno dell'ovulo e dello sperma? Se lei sapesse di trasmettere il morbo di Huntington, l'anemia falciforme o la fibrosi cistica? La maggior parte dei genitori, tutti i genitori vogliono fare del loro meglio per i loro figli. Il problema è che una volta cominciato questo viaggio, in cui i genitori diventano architetti dei loro figli ancor prima del concepimento, il legame genitori-figli cambia in maniera radicale nella storia. I genitori adesso sono nella posizione di poter programmare il loro figlio, e il figlio diventa l'ultima esperienza di shopping. Dov'è che si può tracciare un limite? Se uno in quanto genitore sapesse che può trasmettere geneticamente la predisposizione per la depressione maniacale, l'obesità, il nanismo, non farebbe le alterazioni corrispondenti nell'ovulo e nello sperma? Quindi il problema, una volta che abbiamo dato il via a questa costruzione dei nostri stessi figli, è che stiamo andando pericolosamente verso una civiltà eugenico-commerciale in cui costruiamo la nostra progenie sulla base di una specie di standard di costruzione come quello che usavamo nell'era industriale con i prodotti chimici. Come fa un genitore a decidere come dovrebbe essere il figlio perfetto? E che ne è di te se sei un bambino e crescendo non ti piace il programma genetico che i tuoi genitori hanno stabilito per te? Sei intrappolato, sei fissato, non ci puoi fare niente. E che ne è del bambino che nasce nel modo tradizionale, senza essere stato costruito geneticamente?”.

TEMA BIOTECNOLOGIE PER LO SVILUPPO SOSTENIBILE
Stralcio da: Le Scienze- Novembre 2005 sul tema dello sviluppo sostenibile

“Lo sviluppo sostenibile è quello sviluppo che soddisfa i bisogni della generazione presente senza compromettere la capacità delle generazioni future di soddisfare i propri” (Brundtland Commission Report). Ciò implica che ogni generazione trasmetta a quella successiva almeno la stessa ricchezza pro capite che ha ereditato costituita da capitale prodotto dall’uomo + capitale naturale + conoscenze, capacità, istituzioni. Non sempre lo sviluppo o la crescita del PIL di una nazione si accompagna ad un aumento di ricchezza pro-capite. Ad esempio, secondo statistiche della Banca Mondiale, in India dove è in corso una vertiginosa crescita economica, il PIL è aumentato ma la ricchezza pro capite è diminuita. Ciò si è verificato perché l’aumento del capitale prodotto dall'uomo ed il miglioramento delle Istituzioni non ha compensato la forte perdita dovuta al degrado del capitale naturale… L’economia è un sottosistema della biosfera finita che la sostiene. Se l’economia intacca una quota troppo elevata dell’ecosistema circostante si inizia a sacrificare un capitale naturale che ha un valore superiore, a favore del capitale generato: infrastrutture e beni di consumo".                                                                        

IDENTIFICAZIONE ATTRAVERSO IL DNA

                           

Immagine da: http://www.testdna.it/profilo-del-dna-per-identificazione-personale

Come si effettua il test di paternità/maternità (sito: LINK)

La prima fase del test di paternità/maternità consiste nell'estrazione del DNA dai campioni biologici prelevati per l'esame e viene eseguita mediante l'impiego di protocolli riconosciuti ed approvati in ambito scientifico.

Nel DNA risiede l'informazione genetica che presiede alla sintesi delle proteine che organizzano le cellule. Il tratto di DNA che contiene un'informazione genetica viene definito gene, e la sua localizzazione sui cromosomi viene definita locus (plurale loci). Forme alternative dello stesso gene vengono definite alleli. Un gene che mostra più alleli viene definito polimorfico. Per ogni locus, un individuo eredita un allele dalla madre e un allele dal padre; se gli alleli ereditati sono uguali, l'individuo è omozigote, se sono diversi, l'individuo è eterozigote.

La derivazione del profilo genetico di un individuo implica la determinazione degli alleli presenti in determinate regioni (loci) del DNA altamente polimorfiche.

Determinazione del profilo genetico

La determinazione del profilo genetico di un individuo comporta la genotipizzazione di 16 regioni del DNA (loci) altamente polimorfiche in lunghezza, variabili da individuo ad individuo, conosciute come regioni Microsatelliti o STR (Short Tandem Repeat).

L'analisi dei microsatelliti viene condotta mediante una reazione enzimatica di amplificazione del DNA, conosciuta come Polymerase Chain Reaction (acronimo: PCR), che consente di amplificare in vitro una specifica regione del DNA copiandola in varie fasi successive, fino ad ottenerne milioni di copie.

In pratica, considerando la molecola del DNA come un grosso libro e le regioni Microsatelliti (STR) del DNA come una pagina di questo libro, con la metodica di PCR si "fotocopia" milioni di volte questa pagina, fino ad ottenerne una quantità idonea per l'esecuzione dell'esame.

Dopo la reazione di amplificazione enzimatica il profilo genetico viene determinato automaticamente mediante l'impiego di un sequenziatore automatico a tecnologia fluorescente.

I frammenti di DNA amplificati sono quindi separati per dimensione; il risultato che si ottiene assomiglia a un codice a barre, in cui ogni allele è una barra e la differenza di dimensione fra alleli diversi è rappresentata da una distanza variabile fra le barre. Il risultato che si ottiene mediante l'analisi di un ipotetico locus è rappresentato nello schema sottostante.

Nel grafico ATTRIBUZIONE, il genitore presunto presenta nel suo profilo genetico le caratteristiche genetiche (alleli), evidenziate in verde, trasmessi al figlio e quindi può essere considerato il genitore biologico (attribuzione di paternità).

Al contrario, nel grafico ESCLUSIONE, il figlio oggetto di indagine presenta delle caratteristiche genetiche (alleli), evidenziate in rosso, che non vengono riscontrate nel profilo genetico del presunto genitore; quest’ultimo, quindi, non può essere considerato il genitore biologico (esclusione di paternità/maternità).

La probabilità di paternità dipende dalla frequenza degli alleli paterni (alleli riscontrati nel padre che sono stati trasmessi al figlio) nella popolazione di riferimento. Attualmente, la determinazione del profilo genetico di un individuo si basa sull'analisi di un numero di loci polimorfici sufficiente per ottenere una probabilità di paternità superiore al 99,999%.               

Il Dna e le analisi forensi (da focus: LINK)

Il caso giudiziario di Yara Gambirasio ha portato alla ribalta l'analisi del DNA. Le risposte alle domande che ognuno si pone sulle tecniche genetiche usate nelle indagini.

Il caso, scoppiato in questi giorni, dell’arresto del presunto assassino di una ragazza di Brembate di Sopra (Bg), Yara Gambirasio, uccisa nel 2010, solleva molti interrogativi scientifici. Le indagini hanno coinvolto alcuni corpi di polizia e molti laboratori, perché gli indizi erano molti e complessi da esaminare. 

Per esempio nei polmoni di Yara fu trovata della calce, probabilmente proveniente da un cantiere. La parte più complessa delle indagini ha però riguardato la genetica, perché sui vestiti di Yara furono trovate tracce di sangue umano, non suo. Questi residui sono stati la base della lunga indagine che ha portato all’arresto di Massimo Bossetti. 

Per chiarire com'è proceduta l’indagine, abbiamo chiesto aiuto a Emiliano Giardina, responsabile del Laboratorio di genetica forense dell’Università degli Studi di Roma "Tor Vergata" e consulente tecnico per la genetica forense dei Tribunali di Roma e di Urbino e collaboratore della Polizia Scientifica della Direzione Centrale Anticrimine. 

Come ci si è arrivati? 

Il patrimonio genetico di ogni persona è unico e personale, e tutta la storia delle indagini è stata una specie di convergenza tra quello che si sapeva (il Dna trovato sulla ragazza) e quello che si pensava dovesse essere, cioè il Dna del presunto assassino. L’idea di base dei genetisti della polizia è stata quella di fare un’analisi a tappeto di tutta la popolazione che avrebbe potuto, in un modo o nell'altro, essere coinvolta nel delitto; nelle intenzioni della polizia e dei carabinieri, i parenti dell’assassino avrebbero dovuto prima o poi “cedere” il Dna durante le indagini, e questo avrebbe permesso di arrivare al proprietario del sangue su Yara.

Indagini a tappeto

Per confrontare il campione trovato sulla ragazza, polizia e carabinieri hanno dapprima centrato le indagini sulle zone frequentate da Yara, come la palestra dove si stava recando la sera del 26 novembre 2010, e quelle dove è stato trovato il cadavere, per esempio la discoteca di Chignolo d’Isola, che si trova lì vicino. Ma anche il cantiere dove erano state rinvenute alcune tracce forse di Yara dai cosiddetti “cani molecolari” (cani addestrati a rintracciare particolari combinazioni di molecole). Sono state così trovate somiglianze tra il Dna di un frequentatore della discoteca e il sangue di riferimento. 

Da questo si è poi risalito a tre fratelli (il cui Dna era ancora più simile a quello di riferimento) e poi su su fino al loro padre, Giuseppe Guerinoni, attraverso il Dna trovato dietro il bollo della patente e poi a quello delle ossa esumate - Guerinoni è morto nel 1999. 

Il passo definitivo è stato quello di trovare la madre, che sembra essere, anche se la donna ora nega, una signora ora 67enne di Terno d’Isola; avrebbe avuto da Guerinoni un figlio illegittimo, uno di una coppia di gemelli. Il collegamento tra la signora e Bossetti è stato infine fatto con il cosiddetto DNA mitocondriale (vedi sotto), dopo una serie di indagini più classiche. Trovati padre e madre dell’assassino, è stato possibile, con altre indagini a tappeto, risalire al loro figlio, che sarebbe, così dice il DNA, Massimo Giuseppe Bossetti. 

Ecco alcuni particolari delle complesse analisi genetiche utilizzate durante le indagini. 

1) Su cosa si basa la “prova del DNA”?

Il Dna estratto, volontariamente o a loro insaputa, dalle persone coinvolte non può essere sequenziato, cioè letto nella sua completezza. Il patrimonio genetico di ogni persona è infatti diviso in 46 filamenti, i cromosomi, che tutti insieme sono costituiti da almeno 3 miliardi di coppie di “basi”, come sono chiamate le singole molecole che costituiscono la lunga catena del DNA. Ogni sequenza intera avrebbe bisogno di giorni e giorni di lavoro per essere completata. È quindi necessario usare solo una parte molto precisa e facilmente “leggibile” dell’intero genoma, che possa poi essere confrontata con le stesse sequenze sui cromosomi di altre persone. Sarebbe come mettere a confronto, di due fotografie segnaletiche divise in mille pezzi, solo le retine o il lobo degli orecchi, parti molto variabili del corpo. 

2) Che parte del DNA si può usare per identificare una persona?

Si parte dal presupposto che il 99,9% del DNA di un individuo è identico a quello di tutti gli altri della specie. Inoltre la maggior parte dei geni funzionanti sono piuttosto costanti nella loro struttura, altrimenti non riuscirebbero a svolgere il loro “lavoro”; ci sono però regioni che non hanno nessun significato biologico e sono estremamente variabili da persona a persona, senza che questo comprometta il funzionamento del corpo. Rappresentano di fatto l’evoluzione tecnologica delle impronte digitali. 

Sono queste le regioni del DNA usate; i più comuni per i test di paternità sono i cosiddetti str, cioè short tandem repeat, cioè “ripetizioni in tandem brevi”. Queste ripetizioni sono lunghe normalmente 2-6 coppie di basi, ripetute un numero variabile di volte. Per esempio una sequenza di 16 basi potrebbe essere "gatagatagatagata", cioè 4 copie del frammento “gata”. 

Il numero di copie ripetute può variare, e proprio su questo numero di variazioni si basano le analisi che differenziano i vari DNA. L’analisi è semplice perché per distinguere una persona dall’altra basta "pesare" queste sequenze ripetute, non è necessario leggerle una per una, come accade per altri tipi di sequenze. Un’analisi di questo tipo è anche molto breve, e ha bisogno di circa due ore. Per questo è stato possibile usare il DNA delle 18-19.000 persone coinvolte nell'indagine.

3) Si usano altri metodi?

Come detto, per scoprire il collegamento tra la madre e Bossetti è stata utilizzata un’altra tecnica, un po’ più complessa, che sfrutta il DNA mitocondriale. È un materiale genetico presente nei mitocondri, le centrali energetiche della cellula, e ha la particolarità di trasmettersi inalterato da mamma ai figli, senza contributo del padre: dà quindi la certezza della discendenza materna. L’analisi è molto più lunga e complicata della precedente, e si può fare solo per avere la certezza assoluta di chi sia la madre. L’analisi del DNA mitocondriale prende un giorno, un giorno e mezzo. 

4) Come viene considerata la prova del DNA, dal punto di vista giuridico?

La Corte di Cassazione penale, a partire dal 2004, ha deciso che «Gli esiti dell’indagine genetica condotta sul DNA, atteso l’elevatissimo numero delle ricorrenze statistiche confermative, tale da rendere infinitesimale la possibilità di un errore, presentano natura di prova, e non di mero elemento indiziario». Cioè significa che le “impronte digitali genetiche” sono equiparate a quelle reali, che ci sono sulla punta delle dita.

5) Cosa significano i numeri spesso citati, quelli che parlano di una “probabilità del 99,99999987%” di colpevolezza?

Non hanno niente a che fare con la vera innocenza e colpevolezza (quella sarà accertata in sede di processo) ma con un altro dato: quello cioè “della possibilità di una corrispondenza casuale: tale dato si riferisce, infatti, alla probabilità che un individuo preso a caso presenti la stessa corrispondenza di DNA riscontrata tra il DNA dell’imputato e quello rinvenuto sulla scena del delitto” (il passo è tratto da Tra il certo e l’impossibile, di Francesca Poggi, Diritto e questioni pubbliche, 2010). 

Una probabilità su 10.000 indica il fatto che ci sia una persona su 10.000 che ha quella corrispondenza. Il numero citato sopra è un altro dato ancora, e si riferisce alla compatibilità del DNA del presunto colpevole con il padre, Giuseppe Guerinoni. La probabilità di una corrispondenza di un individuo preso a caso tra il sangue di Bossetti e quello trovato su Yara è un 99 seguito da moltissimi 9 dopo la virgola, cioè di miliardi e miliardi. 

Non bisogna però saltare subito alle conclusioni di colpevolezza, anche se il DNA trovato corrisponde (nei limiti della certezza scientifica) con quello di Bossetti. Anche se fosse cioè lui l’origine del sangue, potrebbe non essere il colpevole? Considerazione che va contro l’affermazione precedente della Cassazione.   

POLIZIA SCIENTIFICA E BIOTECNOLOGIE

COME TI INCASTRO UN ASSASSINO

Tutto inizia intorno alla metà degli Anni ’80 quando vennero realizzati i “sequenziatori”, macchine in grado di analizzare frammenti di DNA sulla base della PCR (Polymerase chain reaction). I sequenziatori, o in slang PCR, sono macchine che semplificano molto il lavoro di analisi: un frammento di DNA viene moltiplicato (clonato) un miliardo di volte, attraverso una vera e propria reazione a catena. La macchina divide il frammento di DNA in molti “pezzetti” le cui estremità sono marcate con sostanze coloranti diverse, ciascuna delle quali si attacca ad una sola delle basi A,C,T e G. Separando questi pezzetti e notando il colore delle estremità marcate, la macchina PCR ricostruisce l’intera sequenza del frammento originario.

La polizia si serve del DNA, generalmente isolato dal sangue, dalla pelle, dalla saliva, dai capelli e da altri tessuti e fluidi biologici, per identificare i responsabili di atti criminosi, come delitti o violenze. Il processo utilizzato è noto come “fingerprinting genetico” (impronte digitali genetiche): la tecnica consiste nel comparare la lunghezza delle sezioni variabili del DNA ripetitivo, come le short tandem repeats o minisatelliti. 

Ma cosa sono e a che servono i Minisatelliti? Molto materiale genetico è ripetitivo, formato da quello che viene definito Junk DNA, DNA spazzatura. A che serve questo Dna che occupa la maggior parte del posto sui cromosomi? In realtà di spazzatura non si tratta: da un lato questo Dna è una “riserva” di materiale genetico cui la specie attinge quando deve far fronte a nuove sfide selettive e reagire con nuovi geni che codifichino informazioni utili; dall'altro, questa “spazzatura” è utile a stabilire l’architettura del DNA, cioè la sua struttura spaziale.

L’aspetto per noi interessante è che nel Junk DnA vi sono sequenze di basi azotate che vengono spesso ripetute centinaia di volte, come le cosiddette frequenze Alu (Arithmetic logic unit) che costituiscono oltre il 10% del Dna: sono proprio queste frequenze, che presentano sequenze diverse da individuo a individuo, a consentire di stabilire le impronte digitali genetiche.

La comparazione tra due campioni di DNA in esame non si basa perciò sull'analisi di tutta la sequenza della sua molecola, cioè di miliardi di basi, ma solo su tali sezioni. Infatti, mentre in tutti gli esseri umani la sequenza Alu è ripetuta per centinaia di migliaia di volte, come se la “fotocopiatrice” fosse impazzita, in ognuno di noi la frequenza di ripetizione è diversa, estremamente individuale, proprio come avviene per le impronte digitali dei polpastrelli delle dita.

Questo metodo, sviluppato nel 1984 dal genetista britannico Sir Alec Jeffreys, fu usato per la prima volta nel 1988 per incriminare un inglese, Colin Pitchfork, responsabile dello stupro e dell’omicidio di due ragazze e riconosciuto colpevole grazie al test del DNA. Il fingerprinting genetico può essere utilizzato anche per identificare le vittime di incidenti di massa come, ad esempio, nel caso delle Torri gemelle. 

Ma quanto è affidabile il test del DNA? Esso è stato utilizzato da oltre 20 anni, inizialmente per rilevare la presenza di malattie genetiche, in seguito in medicina legale: se, analizzando campioni di materiale biologico provenienti, ad esempio, dallo scenario di un delitto, risulta che il DNA coincide con quello di una persona sospettata, si può dedurne che il sospettato è colpevole. Infatti, con l’eccezione dei gemelli identici (omozigoti), il DNA di ogni individuo è unico. Come abbiamo notato, il test si basa sull'estrazione di un campione di DNA da un tessuto o da un liquido del corpo: il campione deve essere poi spezzettato in “strisce”, grazie ad alcuni enzimi che riconoscono specifiche sequenze di basi lungo il filamento di Dna e che lo “tagliano” esattamente in corrispondenza di queste sequenze; se le sequenze, simili a quelle di un codice a barre, coincidono in diverse strisce, esiste un’elevatissima probabilità che la coincidenza non sia casuale.

Nel caso in cui si prende in esame un alto numero di “strisce” e si seguono metodi moderni, la probabilità di una coincidenza casuale è 1 su 100 miliardi, vale a dire praticamente nulla: se invece le strisce utilizzate sono poche le probabilità possono scendere a 1 su 5 milioni, il che lascia ben poco spazio a una coincidenza casuale ma qualche spazio all'opera degli avvocati. Soprattutto in passato, quando il campione era scarso o vecchio e la tecnica meno perfezionata, l’affidabilità dei risultati veniva posta in discussione, ma oggi i metodi sono sempre più raffinati e il campione può essere veramente minimo: un mozzicone di sigaretta contiene tracce sufficienti per rivelare l’identità di chi l’ha fumato. Esistono comunque problemi metodologici, prevalentemente legati al modo in cui vengono condotte le indagini: ad esempio l’identificazione di un presunto colpevole può essere pregiudicata qualora la scena del crimine sia contaminata dal DNA di diverse persone.

http://www.poliziadistato.it/poliziamoderna/articolo.php?cod_art=1684

DIABETE, un tatuaggio controlla i livelli di glucosio

Chi è affetto da diabete lo sa bene: il rituale quotidiano di dover pungere con un ago il proprio dito per misurare i livelli di glucosio nel sangue si rivela spesso poco pratico, oltre che doloroso.

Ma, secondo uno studio pubblicato su Analytical Chemistry, potrebbe esserci una soluzione: basterebbe infatti applicare sulla pelle un piccolo cerotto, stile tattoo, facile da applicare e poco appariscente, progettato per estrarre e misurare i livelli di zuccheri nel sangue. A realizzarlo è stato un team di nanoingegneri della University of California San Diego. L’invenzione promette di essere la prima tecnica non invasiva per il monitoraggio del diabete, una malattia che solo in Italia si stima colpisca circa 4 milioni di persone.

Il dispositivo presentato nello studio è formato da un piccolo sensore e una serie di elettrodi stampati su carta “da tatuaggi”, un tipo di carta speciale utilizzata per stampare tatuaggi temporanei tramite delle particolari stampanti. 

Ma come funziona questo tattoo per diabetici? 

Una debole tensione elettrica viene applicata alla pelle e ne estrae i fluidi; a questo punto il sensore, che contiene un enzima specifico in grado di reagire alla presenza del glucosio, misura la concentrazione di zuccheri nel sangue.

Per provare l’efficienza del dispositivo, gli scienziati lo hanno testato su sette diversi candidati, in seguito a un pasto abbondante. I livelli di glucosio misurati combaciavano con quelli ottenuti tramite la tradizionale misurazione effettuata con la puntura sul dito.

“C’e’ ancora del lavoro da fare per rendere l’apparecchio idoneo per l’uso continuativo,” ha spiegato Joseph Wang, uno degli autori dello studio, aggiungendo che il suo dipartimento sta anche sviluppando uno strumento in grado di mostrare il risultato numerico della misurazione su un display (per ora infatti i livelli di glucosio sono mostrati sulla carta dell tatuaggio), oltre che a inviare l’informazione al medico in tempo reale tramite Bluetooth.

Una volta ottimizzato, questo tatuaggio potrebbe rivelarsi un’alternativa più economica alle strisce per la misurazione della glicemia, che in Italia costano in media quasi 50 centesimi ciascuna. Rimuovere questo costo e rendere la misurazione della glicemia una tecnica meno dolorosa e scomoda avrebbe inoltre l’effetto positivo di incoraggiare i diabetici ad osservare con più costanza il monitoraggio della glicemia.

http://www.galileonet.it/2015/01/diabete-un-tatuaggio-controlla-i-livelli-di-glucosio/

DALLA FECONDAZIONE NATURALE A QUELLA ASSISTITA

Dal punto di vista biologico, "lo sviluppo umano inizia dalla fecondazione", quando una donna e un uomo combinano 23 dei loro cromosomi attraverso l'unione delle loro cellule riproduttive. Come sappiamo la cellula riproduttiva di una donna è definita scientificamente ovocita. Allo stesso modo, la cellula riproduttiva di un uomo è universalmente nota come spermatozoo.

Seguendo il tragitto di un ovocita dall'ovaio di una donna attraverso il processo della "ovulazione", l'ovocita e lo spermatozoo si uniscono all'interno di una delle tube uterine che collegano le ovaie di una donna al suo utero - o ventre materno.

L'embrione unicellulare che ne risulta è chiamato zigote, che significa "congiunte". I 46 cromosomi dello zigote rappresentano l'unica prima edizione del progetto genetico completo di un nuovo individuo. Questo piano generale risiede in molecole saldamente attorcigliate costituenti il DNA. Esse contengono le istruzioni per lo sviluppo di tutto il corpo.

Approssimativamente dalle 24 alle 30 ore dopo la fecondazione, lo zigote completa la sua prima divisione cellulare. Attraverso il processo di mitosi, una cellula si divide in due, da due in quattro, e così via.

A 24-48 ore dall'inizio della fecondazione, la gravidanza può essere confermata localizzando un ormone nel sangue materno detto "fattore di inizio di gravidanza".

Nei 3/4 giorni successivi alla fecondazione, le cellule divisorie dell'embrione assumono una forma sferica e l'embrione viene chiamato morula.

Tra i 4 e i 5 giorni, si forma una cavità all'interno di questo accumulo di cellule e l'embrione viene chiamato blastocisti.

Le cellule all'interno della blastocisti sono chiamate massa cellulare interna e sono all'origine di testa, corpo e di altre strutture vitali per l'essere umano in via di sviluppo.

Le cellule all'interno della massa cellulare interna vengono chiamate 'cellule staminali embrionali' perché in grado di formare ognuno degli oltre 200 tipi di cellule contenute nel corpo umano.

Dopo essersi spostato attraverso le tube uterine, l'embrione iniziale si attacca alla parete interna dell'utero materno. 

Le cellule dell'embrione in via di sviluppo iniziano a produrre un ormone detto gonadotropina corionica umana, o HCG, la sostanza rilevata dalla maggior parte dei test di gravidanza. 

L'HCG fa sì che gli ormoni materni interrompano il normale ciclo mestruale, permettendo che la gravidanza continui. Con la formazione della placenta si ha il collegamento tra i sistemi circolatori materno ed embrionale.

La placenta rilascia ossigeno materno, sostanze nutritive, ormoni e cure all'essere umano in via di sviluppo; rimuove tutti gli scarti ed impedisce che il sangue materno si mescoli con quello dell'embrione e del feto, inoltre, comunica con l'essere umano in via di sviluppo attraverso i vasi del cordone ombelicale.

Le capacità di sostegno vitale della placenta sono alla stregua di quelle delle unità di terapia intensive degli ospedali moderni. Entro la prima settimana, le cellule della massa cellulare interna formano due strati detti ipoblasto ed epiblasto. L'ipoblasto dà origine ad un sacco vitellino, che è una delle strutture attraverso le quali la madre fornisce sostanze nutritive all'embrione iniziale, formando una membrana chiamata sacco amniotico, all'interno del quale l'embrione e poi il feto si sviluppano fino alla nascita.

Dopo circa 2 settimane e 1/2, l'epiblasto ha formato 3 tessuti specializzati, o strati germinativi, detti ectoderma, endoderma e mesoderma. 

L'ectoderma crea numerose strutture come il cervello, il midollo spinale, i nervi, la pelle, le unghie ed i capelli; l'endoderma produce il rivestimento interno dell'apparato respiratorio e digerente, e parti degli organi principali come il fegato ed il pancreas. Il mesoderma forma il cuore, i reni, le ossa, la cartilagine, i muscoli, le cellule del sangue, ed altre strutture. Entro 3 settimane il cervello si divide in 3 sezioni primarie dette prosencefalo, mesencefalo, e rombencefalo. Gli apparati respiratorio e digerente si stanno sviluppando. Mentre le prime cellule del sangue compaiono nel sacco vitellino, i vasi sanguigni si formano attraverso l'embrione ed emerge il cuore tubolare. Il cuore inizia a battere 3 settimane e 1 giorno dopo la fecondazione. Dopo 3 o 4 settimane, la struttura corporea emerge mentre il cervello, il midollo spinale, e il cuore dell'embrione sono facilmente identificati insieme al sacco vitellino. La crescita rapida causa un ripiegamento dell'embrione relativamente piatto. Tale processo inserisce parte del sacco vitellino nel rivestimento interno dell'apparato digerente e forma il torace e le cavità addominali dell'essere umano in via di sviluppo. 

https://www.ehd.org/resources_bpd_illustrated.php?page=6&language=41

BIOTECNOLOGIE PER LA FECONDAZIONE ASSISTITA (LINK)

Se dopo 18 mesi di tentativi, pur essendo in età fertile, non è ancora avvenuta una gravidanza, si può pensare di ricorrere alla fecondazione medicalmente assistita, in vivo o in vitro. Preventivamente la coppia deve però sottoporsi ad una serie di esami che vadano ad individuare le cause della presunta infertilità. Ecco quali sono:

• esami del sangue per rilevare i livelli ormonali;
• analisi del liquido seminale;
• analisi delle ovaie e dell’utero;
• accertamenti genetici;
• isterosalpingografia, un esame con liquido di contrasto per vedere se le tube sono prive di ostruzioni e l’ovocita può passare.

Con i risultati di questi test si può passare alla seconda fase, ovvero alla fecondazione vera e propria. Come dicevamo, ne esistono di due tipi.

Nella fecondazione in vivo la donna viene sottoposta nei giorni precedenti a una blanda stimolazione ovarica, attraverso delle iniezioni o l’inalazione spray delle gonadotropine, ormoni che permettono all’ovaio di produrre più follicoli. L’uomo deve invece raccogliere il liquido seminale, da cui i medici estraggono solo gli spermatozoi più mobili, che vengono poi inseriti nell’utero attraverso un sondino sottile con un intervento, senza necessità di anestesia. I tentativi a cui si può fare ricorso sono sei.

La fecondazione in vitro, invece, riproduce in laboratorio la fecondazione tra ovulo e spermatozoo. All’inizio del percorso la donna deve assumere tutti i giorni, tramite delle iniezioni, un ormone sintetico che permette l’inibizione dell’ovulazione spontanea. Una volta arrivato il ciclo, si parte con la stimolazione ovarica con la gonadotropina, assunta sempre attraverso delle iniezioni. Dopo circa due settimane in cui si è sottoposte a continuo monitoraggio, vengono prelevati degli ovuli attraverso un intervento in anestesia generale. Poche ore dopo vengono scelti gli ovociti prelevati, poi inseminati con il liquido del partner; successivamente vengono “inseriti” nel corpo della donna sperando che si formi l’embrione. La fecondazione in vitro può essere ripetuta anch’essa per sei volte.

C’è poi un ultimo caso di procedura di fecondazione, che è proibita in Italia: si tratta di quella eterologa, dove cioè si utilizzano gameti esterni alla coppia, nel caso di coppie omosessuali o in cui il partner non disponga di ovociti o spermatozoi (per esempio a seguito di una malattia oncologica). Il seme utilizzato proviene da una banca apposita dove i controlli sono severi per evitare che ci siano malattie genetiche o cromosomiche.

LE DISCIPLINE DI CONFINE: INGEGNERIA BIOMEDICA

L’Ingegneria Biomedica nasce dall'integrazione delle metodologie e delle tecnologie proprie dell'ingegneria, con le problematiche mediche e biologiche delle scienze della vita, dell’ingegneria clinica, del mondo del lavoro e dello sport. Il suo sviluppo è intimamente legato alla crescente diffusione nelle scienze biomediche di strumentazione ad alto contenuto tecnologico e di tecnologie informatiche e della comunicazione. 

Le metodologie di base riguardano la descrizione dei fenomeni elettrici e/o magnetici e le apparecchiature per misurarli e modificarli; l’elaborazione di dati e segnali biomedici; le bioimmagini; la rappresentazione della conoscenza medico-biologica, la progettazione e la valutazione funzionale di strumentazione, dispositivi ed impianti medicali, di materiali naturali e artificiali, di tessuti, apparati ed organismi.

Le tecnologie includono la strumentazione biomedica (diagnostica, terapeutica, riabilitativa: dai componenti elementari ai sistemi ospedalieri integrati); le protesi, i biomateriali e le strutture biomeccaniche, i robot biomedici, i sistemi intelligenti artificiali; i sistemi per la gestione e l’organizzazione sanitaria; i sistemi informativi a livello di paziente, reparto, ospedale, regione, paese; l’informatica medica; la telemedicina.

Le aree di ricerca avanzata nella biologia e nelle neuroscienze comprendono l’ingegneria delle cellule e dei tessuti, la caratterizzazione biomeccanica delle strutture biologiche e l’analisi delle caratteristiche di interfaccia biologico-artificiale, le tecniche informatiche per la biologia e la neurologia (neuroinformatica e la bioinformatica) e la bioelettronica.

http://www.ingbiomedica.unina.it/ingbio/

ALCUNI AMBITI

SVILUPPO DI TECNOLOGIE PER BIOREATTORI

Si definisce bioreattore ogni apparecchiatura in grado di fornire un ambiente adeguato alla crescita di organismi biologici.Si tratta in genere di un recipiente all'interno del quale viene portata a termine una reazione chimica svolta da microorganismi o da sostanze da essi derivate, attive dal punto di vista biochimico. Questo tipo di bioreattori è solitamente di forma cilindrica, composto di acciaio inossidabile e può raggiungere dimensioni comprese tra alcuni litri e numerosi ettolitri. Ci si riferisce a bioreattori anche intendendo dispositivi che permettono la crescita autonoma (senza l'intervento continuo di un operatore) di cellule o tessuti. Questo concetto di bioreattore, affine a quello di coltura cellulare, è attualmente in largo sviluppo soprattutto nel settore della rigenerazione dei tessuti (ad esempio per la terapia dei grandi ustionati).

È possibile classificare i bioreattori in base a tre diversi parametri:

-Asetticità del contenitore. Esistono contenitori non asettici, usati ad esempio in fermentazioni tradizionali come la birrificazione o più moderne come il trattamento delle acque reflue, e contenitori asettici, utilizzati per la produzione di antibiotici, vitamine, proteine e qualsiasi altro composto di interesse;

-Condizioni richieste dal bioprocesso che può avere luogo in fermentatori continuamente rimescolati o meno, in aerobiosi o in anaerobiosi, in sospensione (mezzo liquido) o su una superficie di supporto (solida);

-Modalità di coltura dei microrganismi, possono essere essenzialmente cinque. Risulta importante per questa classificazione il metodo di somministrazione del terreno di coltura, ovvero dei fattori necessari ai microrganismi per crescere:

• Colture in batch (a sistema chiuso). Il volume di terreno liquido nel quale i microrganismi crescono è essenzialmente costante. I microrganismi, crescendo, aumentano la loro biomassa, riducono la quantità di nutrienti disponibile, producono metaboliti da eliminare. Le cellule raggiungono così un livello (detto stato stazionario) tale da impedire di aumentare ulteriormente il loro numero.

• Colture in fed batch (sistema chiuso alimentato). Questo sistema permette di prolungare il tempo di crescita dei microrganismi prima di raggiungere lo stato stazionario. Un substrato limitante la crescita viene infatti continuamente addizionato alla coltura.

• Colture in perfusione. Oltre all'aggiunta di terreno fresco, viene anche prelevato il terreno usato privo di cellule ed i metaboliti escreti. È un metodo ampiamente usato nelle colture di cellule animali.

• Colture continue. Ad una coltura in batch in fase di crescita esponenziale (cioè di crescita massima) si addiziona una certa quantità di terreno fresco e se ne sottrae una equivalente di terreno usato con cellule. In questo modo, restando costante la biomassa, si ottiene una crescita pressoché bilanciata: anche le concentrazioni di sostanze nutrienti e di metaboliti, infatti, restano essenzialmente costanti. Colture simili sono anche quelle dette semicontinue.

• Colture su strato solido. Si svolgono in assenza di acqua allo stato libero (in alcuni casi l'acqua è presente in quantità ridotte). Tra i substrati solidi più utilizzati figurano legumi, cereali, ed altri materiali di origine vegetale come paglia o segatura.

http://it.wikipedia.org/wiki/Bioreattore

STRUMENTAZIONE TERAPEUTICA

In questa sezione si includono tutti quei dispositivi, elettrici o meccanici di supporto all'attività terapeutica del paziente o che costituiscono l'intervento principale della terapia stessa. Alcuni esempi sono il pacemaker, le valvole cardiache artificiali, i cardioversori e defibrillatori, il dializzatore, il cuore artificiale, la macchina cuore polmone per circolazione extracorporea, i neurostimolatori, gli apparecchi acustici e molti altri ancora: darne un elenco esaustivo sarebbe proibitivo e privo di senso, dal momento che di continuo nuovi apparecchi vengono impiegati in specifiche terapie, o gli stessi apparecchi esistenti modificati vengono impiegati per nuove terapie. 

STRUMENTAZIONE RIABILITATIVA

L'ultima sezione qui presentata comprende quella della strumentazione utilizzata a fini riabilitativi: si tratta spesso di macchine che tentano di modificare un parametro fisiologico, fisico o meccanico del paziente al fine di farne recuperare il normale e autonomo funzionamento. Si tratta quindi per lo più di soluzioni temporanee. Bisogna comunque sottolineare che spesso questi dispositivi, come nel caso delle protesi, pur cercando di integrarsi pienamente nei processi metabolici e meccanici, possono talora rimanere in modo permanente nel corpo dell'ospite, o possono altre volte essere riassorbiti dall'organismo.

Alcuni esempi sono:

-le macchine pneumatiche per il recupero post-traumatico;

-le protesi,  sono dispositivi artificiali atti a sostituire una parte del corpo mancante (un arto, un organo o un tessuto), o a integrare una danneggiata.

-gli organi artificiali. A differenza degli organi naturali, essi non sono assolutamente in grado di ripararsi autonomamente.

http://it.wikipedia.org/wiki/Ingegneria_biomedica