martedì 26 maggio 2020

Ricerca, Supermateriali: oltre il grafene, il polimero bidimensionale diventa realtà

Un un team italo-canadese ha realizzato un nuovo supermateriale simile al grafene ma con migliori proprietà applicative soprattutto in campo elettronico. Lo studio pubblicato su Nature Materials.

Immagine del materiale sintetizzato e della relativa struttura a bande





In un articolo pubblicato su Nature Materials, un team italo-canadese che coinvolge il laboratorio Samos (Self-assembled materials on surfaces) guidato da Giorgio Contini ricercatore dell'Istituto di struttura della materia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ism), descrive la sintesi di polimeri coniugati bidimensionali su larga scala, simili al grafene ma con migliori proprietà applicative soprattutto in campo elettronico.

"Abbiamo realizzato un nuovo materiale polimerico in 2D con un grado di ordine mai raggiunto prima, trasformando in realtà quello che finora era stato solo teorizzato", afferma Contini. "Questi polimeri presentano una struttura 'kagome', la stessa delle sedie in paglia di Vienna che si possono trovare in molte case italiane, e presentano caratteristiche di conducibilità elettrica simili a quelle del grafene. Li possiamo considerare dei materiali post-grafenici: la tecnica utilizzata per la loro sintesi permette di cambiarne i 'mattoncini' costituenti (monomeri) e di concerto le loro caratteristiche, al fine di un ottenere un più vasto utilizzo". Le possibili applicazioni sono infatti tantissime, dalla realizzazione di polimeri 2D per dispositivi elettronici organici utilizzati in display, smartphone, sensori e celle solari a quella di nanopolimeri porosi per l'assorbimento di gas nocivi e di superfici biocompatibili per applicazioni nella nanomedicina, tra le altre. Questi materiali, come previsto teoricamente, hanno proprietà che si adattano all'elettronica moderna, permettendo la riduzione della produzione di calore nella progettazione dei chip. La loro integrazione in un dispositivo (ad esempio transistor) può portare a prestazioni eccezionali.

Nel 2004, l'isolamento del grafene colse di sorpresa il mondo e lo si immaginava destinato a rivoluzionare l'elettronica moderna. Si è presto capito però che le sue proprietà intrinseche ne limitano l'utilizzo nei dispositivi elettronici di uso comune.

Per guardare "oltre il grafene", gli scienziati hanno studiato una grande varietà di sistemi bidimensionali inorganici con struttura simile e - dall'incontro tra la chimica dei polimeri e la fisica delle superfici - hanno ottenuto nuovi polimeri in 2D. Tuttavia, problemi come la bassa cristallinità e la presenza di difetti nelle strutture ottenute ne impedivano la caratterizzazione sperimentale, e lo studio di tali polimeri è rimasto per lungo tempo solo teorico.

La struttura a bande del polimero ottenuto dal team italo-canadese rivela sia bande piatte che un cono Dirac, confermando le previsioni teoriche. La coesistenza osservata di entrambe le strutture è di particolare interesse: mentre i coni di Dirac, sono indice di portatori di carica senza massa, necessari per applicazioni tecnologiche, le bande piatte estinguono l'energia cinetica dei portatori di carica e potrebbero dare origine a fenomeni estremamente interessanti come la superconduttività superficiale, il trasporto superfluo o l'effetto Hall anomalo.

I risultati ottenuti promuoveranno ulteriori studi su una vasta gamma di polimeri bidimensionali con diverse simmetrie reticolari, ottenendo così ulteriori informazioni sulla connessione tra struttura e proprietà. Questi materiali potrebbero quindi essere utilizzati sia per le loro proprietà intrinseche sia per essere uniti ad altri materiali per formare eterostrutture.

La ricerca è stata parzialmente supportata, per la parte italiana, da un progetto Grande Rilevanza Italia-Quebec del Ministero degli affari esteri e della cooperazione internazionale (Maeci), Direzione generale per la promozione del sistema Paese.

lunedì 25 maggio 2020

Coronavirus e ricerca, la mutazione sul DNA che ha facilitato la diffusione di Covid-19

Uno studio dell'Università di Ferrara ha messo in luce che una variante di Covid-19 si è diffusa rapidamente in quasi tutti i paesi del mondo perché una mutazione nel suo DNA gli ha conferito un vantaggio selettivo, rendendo il virus più contagioso.






Lo studio, diffuso in forma di preprint, al quale ha contribuito il professor Giorgio Bertorelle, del Dipartimento di Scienze della Vita e Biotecnologie dell’Università di Ferrara, e coordinato dai professori Emiliano Trucchi e Daniele Di Marino, dell'Università Politecnica delle Marche, ha utilizzato dati e approcci differenti, dall’analisi statistica della diffusione delle diverse varianti, allo studio evolutivo delle relazioni tra i genomi virali.

“Dall’inizio dell’epidemia, il virus SARS-CoV-2 ha accumulato diverse mutazioni. Una di queste è avvenuta sulla proteina spike, che rappresenta il primo punto di contatto tra il virus e le cellule umane. Tale mutazione (Spike D614G) è stata osservata sempre più frequentemente nei campioni di soggetti positivi in quasi tutti i Paesi del mondo. Una eccezione evidente è la Cina, dove l’epidemia era già molto controllata quando è apparsa questa nuova variante” spiega Bertorelle.

“Ma è soprattutto attraverso il confronto della struttura delle due principali forme della proteina spike mediante simulazioni di dinamica molecolare che si è notato come la nuova mutazione della variante “invasiva” del virus modifichi due regioni importanti della proteina stessa: una di queste è la regione fondamentale per l’attivazione della proteina; l’altra è la regione chiave per il contatto con il recettore delle cellule umane. Lo studio collega quindi l’aumentata contagiosità del virus con due specifiche modificazioni strutturali indotte dalla nuova mutazione sulla proteina spike” sottolinea Emiliano Trucchi.

“Questo tipo di studi è anche di grande utilità per progettare terapie focalizzate su regioni ben identificate di proteine specifiche - conclude Bertorelle -. Con questo lavoro abbiamo potuto ricostruire la dinamica di diffusione della mutazione di SARS-CoV-2 più invasiva e capire le probabili cause funzionali di questo processo”.

Lo studio è inoltre un esempio di efficace collaborazione tra i biologi evoluzionisti, interessati ai modelli di dispersione e di adattamento di varianti genetiche, e i biologi molecolari, che studiano la struttura delle proteine.

L’articolo originale Unveiling the diffusion pattern and the structural impact of the most invasive SARS-CoV-2 spike mutation  è visionabile sul sito Biorxiv. Gli autori dello studio sono: Emiliano Trucchi, Paolo Gratton, Fabrizio Mafessoni, Stefano Motta, Francesco Cicconardi, Giorgio Bertorelle, Ilda D’Annessa, Daniele Di Marino.

L’impegno di Unife nella ricerca su Covid-19

L’Università di Ferrara partecipa allo sforzo per la ricerca di terapie, sistemi di diagnostica e di rilevazione del nuovo coronavirus insieme alla comunità scientifica internazionale. Sul sito dell’Ateneo è possibile visionare i progetti di ricerca già in corso e le proposte scientifiche elaborate nel nostro Ateneo suddivise per ambito di studio.

giovedì 21 maggio 2020

Alimentazione e ricerca, una migliore tecnologia per estrarre i flavonoidi degli agrumi

Lo studio, condotto da un team di ricerca del Consiglio nazionale delle ricerche (Ibe, Ismn), è pubblicato su Processes. Se saranno confermate le indagini preliminari sul ruolo di tali molecole contro il Covid-19, la metodologia per cavitazione idrodinamica sviluppata dal Cnr potrebbe renderle disponibili su vasta scala.






Uno studio coordinato da ricercatori del Consiglio nazionale delle ricerche del HCT-Agrifood Laboratory dell’Istituto per la bioeconomia (Cnr-Ibe) e dell’Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati (Cnr-Ismn) - dal titolo “Review of Evidence Available on Hesperidin-Rich Products as Potential Tools against Covid-19 and Hydrodynamic Cavitation-Based Extraction as a Method of Increasing Their Production”- pubblicato dalla rivista Processes, oltre a passare in rassegna gli studi sul ruolo dei flavonoidi presenti nelle bucce degli agrumi rispetto all’insorgenza dell’infezione causata dal virus Sars-Cov-2 e delle sovra-reazioni del sistema immunitario, propone un metodo per la produzione su vasta scala di estratti liquidi e compresse ricche in esperidina, naringina e altri flavonoidi e oli essenziali degli agrumi.

“Le virtù delle bucce degli agrumi erano già emerse con le esperienze di estrazione a cavitazione idrodinamica da cui abbiamo ottenuto estratti ricchi di flavonoidi, oli essenziali e pectina”, afferma Francesco Meneguzzo del Cnr-Ibe, primo autore dello studio. “Liofilizzando la pectina, si è poi scoperto che vi si concentra la maggior parte dei composti bioattivi, ottenendo una polvere con notevoli effetti antiossidanti, antibatterici e priva di tossicità”. La cavitazione è una tecnica di formazione, accrescimento e implosione di bolle di vapore in un liquido a temperature inferiori rispetto al punto di ebollizione, che genera microambienti caratterizzati da temperature locali elevatissime e intense onde di pressione e getti idraulici, “capaci di intensificare una serie di processi fisici, chimici e biochimici in modo efficiente e ‘verde’. Nessun’altra tecnologia consente di estrarre, in appena 10 minuti e 120 litri di sola acqua, fino al 60% dei flavonoidi presenti in 42 kg di bucce di arancia e di concentrarli stabilmente sulla pectina”, prosegue Meneguzzo.

“La pubblicazione su Processes offre poi una review degli studi indirizzati verso l’individuazione di composti bioattivi naturali con proprietà preventive o terapeutiche, in base al presupposto che la risposta del sistema immunitario individuale sia efficace contro l'insorgenza e il progresso di Covid-19. A partire dai modelli computazionali teorici, che indicano in particolare il flavonoide esperidina come una delle molecole con maggior affinità di legame con i recettori di Sars-Cov-2 presso le cellule epiteliali polmonari, e il flavonoide naringina come una tra le molecole più efficaci nella regolazione delle risposte del sistema immunitario, sono ora in fase di avvio anche studi in vitro e clinici, per verificarne l’effettiva capacità terapeutica e preventiva”, osserva Federica Zabini di Cnr-Ibe. “Se tali studi in vitro e clinici confermassero il valore in tal senso dei flavonoidi concentrati nelle bucce degli agrumi, il Cnr dispone di una tecnologia efficace ed efficiente per la loro estrazione già sperimentata con l’estrazione di composti bioattivi dalle bucce di arancio e limone e saremo pronti a offrire tale competenza per sviluppare sistemi di produzione di estratti liquidi o compresse di pectina su vasta scala. Un altro vantaggio importante è riuscire a coniugare naturalmente i flavonoidi alla pectina, che consente una superiore biodisponibilità dei flavonoidi stessi”.

Coronavirus e ricerca, il lockdown toglie il sonno agli italiani: salute psico-fisica a rischio

Uno studio dell'Università di Padova ha messo in luce che l'impatto delle restrizioni del lockdown ha influito negativamente sulla qualità del sonno mettendo a rischio la salute mentale di milioni di italiani. A soffrirne maggiormente sono state le donne.  






Le misure di restrizione adottate dal governo a partire da marzo, per contenere la diffusione della pandemia da Sars-CoV-2, ha provocato un grande cambiamento nelle abitudini di vita degli italiani e, se da un lato è stato necessario per limitare il numero di contagi, dall’altro ha avuto un grande impatto psicologico, economico e sociale, riducendo la qualità di vita di ognuno e mettendo a rischio la salute psico-fisica di molti.

Dalla ricerca è emerso che la ridotta attività fisica e la scarsa esposizione alla luce solare, l’assenza di attività sociali, le paure per il contagio e per la situazione economica e il cambiamento di vita familiare, hanno determinato un peggioramento della qualità del sonno, un netto cambiamento nei ritmi sonno-veglia, un incremento nell’uso dei media digitali e una distorta percezione del tempo che scorre.

Lo studio a cura di Nicola Cellini e Giovanna Mioni, del dipartimento di Psicologia generale dell’università di Padova e Natale Canale del dipartimento di Psicologia dello Sviluppo e della socializzazione dell’Ateneo patavino e Sebastiano Costa del dipartimento di Psicologia dell’università della Campania è stato pubblicato sul Journal of Sleep Research.

L'indagine ha coinvolto 1.310 persone, di cui 880 donne e 430 uomini, di età compresa tra i 18 e i 35 anni. Il gruppo è stato ulteriormente diviso in due sotto-campioni: 809 di studenti universitari (565 donne e 244 uomini) e 501 lavoratori (315 donne e 186 uomini). Sono state poste a confronto la settimana dal 17 al 23 marzo (la seconda di lockdown completo) e la prima di febbraio (dall’1 al 7, quando non vi era alcun tipo di restrizione sul territorio italiano). I ricercatori si sono chiesti, innanzitutto, quale fosse lo stato di salute mentale del campione che andavano ad analizzare e lo studio ha messo in luce che il 24,2% (24,95% dei lavoratori, 23,73% degli studenti) mostrava sintomi da moderati a estremamente severi di depressione, il 32,6% di ansia e uno su due (49,47% dei lavoratori, 51,6% degli studenti) sintomi di stress.

Durante il periodo del lockdown si è evidenziato un grande cambiamento nel ritmo sonno-veglia. Le persone hanno iniziato ad andare a letto circa 41 minuti dopo il consueto orario e a svegliarsi 54 minuti più tardi rispetto al periodo precedente alle restrizioni (i lavoratori si sono svegliati 1 ora e 13 minuti dopo, mentre gli studenti solo 45 minuti). Non solo, nonostante si passasse più tempo a letto, la qualità del sonno è peggiorata: in particolare tra le persone con elevati sintomi di depressione, ansia e stress, la percentuale di quelle con problemi del sonno è aumentata dal 40,5% al 52,4% (studenti: da 41,53% a 53,15%, lavoratori: 38,32% a 51,10%)”. È emerso inoltre che le persone hanno avuto difficoltà a tenere traccia del tempo, confondendo spesso il giorno della settimana, del mese o l’ora del giorno.

Nonostante le persone utilizzassero maggiormente i media digitali nelle due ore prima di andare a dormire (14,8% in più), a differenza di quanto ipotizzato, il comportamento non ha influenzato in maniera significativa il peggioramento della qualità del sonno, ma solo il tempo impiegato ad addormentarsi, e l’orario di letto e risveglio. I ricercatori si aspettavano che un impiego massiccio della tecnologia avrebbe influenzato negativamente la qualità del sonno, dato che esistono studi in letteratura secondo cui l’utilizzo di strumenti digitali prima di andare a dormire ha effetti molto negativi. In questo caso, invece, l'impatto è stato minimo sul sonno: ha provocato un ritardo nell'addormentamento (le persone andavano a letto più tardi e si svegliavano più tardi), ma non così drastico come ci si aspettava. È questo di fatto è stato il paradosso: nella situazione di emergenza è stata la tecnologia a fornire quel supporto sociale riducendo così l’impatto psicofisiologico delle restrizioni.

Ruolo determinante anche la minore esposizione alla luce solare, che è fondamentale per il nostro benessere, sia per sincronizzare i nostri ritmi di vita che da un punto di vista fisiologico; aggiungiamo poi la mancanza di contatti sociali e il cambiamento delle nostre abitudini: molti si sono trovati costretti in abitazioni a volte molto piccole, magari con numerose altre persone, altri ancora hanno dovuto lavorare da casa con dei figli a carico (mentre prima potevano fare affidamento su scuole o asili) o delle persone anziane a cui dover badare e tutto questo ha comportato significativi cambiamenti sia nei ritmi di vita che a livello psicologico.

A dimostrare che le donne sono state tra le persone che hanno sofferto maggiormente dal punto di vista psico-fisico durante il lockdown sono stati anche ulteriori studi condotti all’università di Padova. Uno di questi in particolare (attualmente sottoposto a revisione, ma consultabile in preprint) ha indagato l'impatto delle misure restrittive su un campione di 245 madri e le abitudini comportamentali dei loro bambini in età prescolare.

I ricercatori si sono accorti che il peggioramento nei ritmi di vita e nella qualità del sonno, ma anche nel benessere generale delle madri, cambiava molto in base alla situazione lavorativa. Le poche madri che continuavano ad andare a lavorare in sede hanno sofferto molto meno del cambiamento da lockdown, mentre chi era in smartworking, o ha dovuto smettere di lavorare a causa di un licenziamento o perché aveva i figli a casa, dimostrava invece di avere ritmi e una qualità del sonno peggiori. Nei più piccoli, la qualità del sonno non è peggiorata drasticamente, ma i loro ritmi si sono letteralmente sincronizzati con quelli dei genitori. Quel peggioramento minimo che si è visto nei bambini era comunque accompagnato anche da un cambiamento a livello di regolazione emozionale: erano molto più difficili da controllare, facevano più fatica a regolare le proprie emozioni e quest’effetto si vedeva maggiormente nei bambini più grandi. I ragazzi in età scolare hanno vissuto probabilmente in maniera peggiore il lockdown, perché essendo più indipendenti tendevano ad avere già un minimo di vita sociale.

Risultati simili a quelli ottenuti dai ricercatori dell’Ateneo di Padova e della Campania sono stati raggiunti da un gruppo di scienziati dell’università “La Sapienza” di Roma. Allo studio hanno partecipato in questo caso 2.291 persone (580 uomini e 1.708 donne): il 57,1% di queste ha riferito una scarsa qualità del sonno durante il lockdown, il 32,1% livelli di ansia elevata, il 41,8% elevati livelli di stress e il 7,6% disturbi da stress post-traumatico collegati a Covid-19. È stata evidenziata una relazione significativa tra qualità del sonno, ansia generalizzata e disagio psicologico con sintomi da stress post-traumatico correlati a Covid-19. I giovani adulti e le donne hanno manifestato un rischio maggiore di sviluppare disturbi del sonno, nonché livelli più elevati di ansia e stress.

Dai dati che i ricercatori stanno raccogliendo nel corso di queste indagini emerge, in generale, che in situazioni come quella che stiamo vivendo possono essere di grande impatto sul benessere psico-fisico delle persone una corretta igiene del sonno e trattamenti tempestivi come terapie brevi di tipo cognitivo-comportamentali specifiche per l’insonnia, gestibili anche online. Alcune strategie, in particolare, possono tornare particolarmente utili. Si dovrebbe cercare il più possibile di sfruttare la luce solare, le prime ore del mattino, bisognerebbe pianificare la giornata nel miglior modo possibile (pur considerando tutti gli imprevisti che possono capitare) e si dovrebbero trovare dei momenti per pensare a ciò che sta accadendo così da scaricare lo stress e l’ansia e tornare poi alle proprie attività.

martedì 19 maggio 2020

Arte e tecnologia, 'L'Urlo' di Munch: trovata la soluzione per evitarne lo scolorimento

Grazie all’utilizzo di metodologie spettroscopiche non-invasive un team internazionale guidato dal Consiglio nazionale delle ricerche ha scoperto che il fragile stato di conservazione del capolavoro di Munch è dovuto al tipo di pigmenti utilizzati. Le tecniche d’indagine potranno essere utilizzate anche in altre opere d’arte. Lo studio è pubblicato sulla rivista ‘Science Advances’.





È l'umidità, non la luce, il principale fattore di degrado dei pigmenti gialli di cadmio impiegati dal pittore nel suo celebre quadro. La scoperta è frutto di un’indagine condotta da un team internazionale coordinato dal Consiglio nazionale delle ricerche. Grazie all’utilizzo di metodologie spettroscopiche non-invasive del Cnr Molab, e micro-analisi presso l’ESFR di Grenoble, si è giunti ad un risultato che suggerisce le condizioni ambientali ottimali per esporre l’opera, finora raramente fruibile a causa delle sue delicate condizioni.

‘L’Urlo’, capolavoro, di Edward Munch realizzato nel 1910, principale attrazione dell’omonimo museo di Oslo, potrà presto tornare ad essere godibile dal pubblico, grazie ad uno studio scientifico che ne ha rivelato la  causa principale di deperimento: l’umidità.

La ricerca fornisce ai conservatori le indicazioni per esibire permanentemente il dipinto in condizioni di sicurezza: l'esposizione a livelli di umidità relativa percentuale non superiori a circa il 45% e mantenimento dell'illuminazione ai valori standard previsti per i materiali pittorici stabili alla luce, come il giallo di cadmio utilizzato nella tavolozza.

Dal 2006 il capolavoro è stato raramente esibito a causa del fragile stato di conservazione, dovuto non solo a cause ambientali, ma anche alla natura stessa dei pigmenti utilizzati e in conseguenza dei danni subiti dopo il furto avvenuto nel 2004 che lo ha sottratto al Museo per due anni.

Per ottenere il risultato ‘diagnostico’, sono state utilizzate presso il Munch Museum di Oslo, le strumentazioni portatili, basate su metodi non-invasivi di spettroscopia, della piattaforma europea Molab (finanziata dalla Commissione Europea nel contesto del progetto Iperion-Ch), un laboratorio mobile coordinato da Costanza Miliani, direttrice dell’Istituto di scienze del patrimonio culturale (Ispc) del Cnr; successivamente, presso l’infrastruttura europea Esrf (European synchrotron radiation facility, Grenoble, Francia) sono stati effettuati esperimenti con sorgenti ai raggi X su micro-frammenti prelevati dall’opera. Lo studio è stato pubblicato in ‘Science Advances’.

Munch ha realizzato varie versioni di questa opera, tra cui i dipinti datati 1893 e 1910, sperimentando nuove combinazioni di colori. “L’artista”, spiega Letizia Monico ricercatrice presso Istituto di scienze e tecnologie chimiche "Giulio Natta" del Cnr di Perugia, “ha miscelato diversi leganti, quali tempera, olio e pastello con pigmenti sintetici dalle tonalità vibranti e brillanti per creare colori di forte impatto. Sfortunatamente, l'ampio utilizzo di questi nuovi materiali rappresenta una sfida per la conservazione a lungo termine delle opere d'arte del pittore norvegese”.

Ma come si presenta la superficie del dipinto sotto la lente scientifica? “La versione del 1910 mostra evidenti segni di degrado in diverse aree dipinte con gialli di cadmio, una famiglia di pigmenti costituiti da solfuro di cadmio” spiega la ricercatrice. “L’originale colore giallo brillante di alcune nuvole del cielo e del collo del soggetto centrale, appare oggi sbiadito. Nella zona del lago, le dense ed opache pennellate di giallo di cadmio mostrano invece tendenza a sfaldarsi”.

Le micro-analisi effettuate al sincrotrone hanno permesso di individuare che l’umidità è una delle cause principali di degrado dei pigmenti gialli di cadmio del dipinto. Infatti diversamente da quanto si pensava, la luce ha un impatto irrilevante sul deperimento di tali pigmenti rivelatisi più stabili  alla fonte luminosa di quanto non siano i gialli di van Gogh nella serie dei Girasoli, ampiamente analizzati dallo stesso team Molab-Cnr. “Lo studio del dipinto è stato integrato con indagini sui provini pittorici di laboratorio invecchiati artificialmente, preparati utilizzando una polvere storica ed un tubetto ad olio di giallo di cadmio appartenuto a Munch, aventi composizione chimica simile al pigmento giallo del lago del dipinto. Lo studio mostra che il solfuro di cadmio originale si trasforma in solfato di cadmio in presenza di composti contenenti cloro ed in condizioni di elevata umidità relativa percentuale; ciò accade anche in assenza di luce”, aggiunge Letizia Monico.

La novità dello studio consiste anche nella integrazione di differenti tecniche d’indagine con un approccio che potrà essere utilizzato con successo per esaminare altre opere d’arte che soffrono di simili problemi. Infatti, “esistono differenti formulazioni dei pigmenti gialli a base di solfuro di cadmio. Esse non sono presenti solo nelle opere d'arte di Munch ma anche in quelle di altri famosi artisti a lui contemporanei, come Henri Matisse, Vincent van Gogh e James Ensor”, continua Costanza Miliani direttrice del Cnr - Ispc.

Numerose le istituzioni coinvolte nella ricerca: l'Università degli Studi di Perugia (Italia), l'Università di Anversa (Belgio), il Bard Graduate Center di New York (USA), il sincrotrone tedesco DESY (Amburgo) ed il Munch Museum (Oslo).

Coronavirus e ricerca, cellule umane 'hackerano' il Sars-CoV-2 grazie all'editing dell'RNA

Uno studio dell’Istituto di fisiologia clinica del Cnr e dell’Ispro, in collaborazione con l’Università di Firenze, pubblicato su Science Advances, ha messo in evidenza l’attivazione di uno dei meccanismi dell’immunità innata contro il virus.





Pubblicato su Science Advances uno studio condotto dal gruppo coordinato da Silvo Conticello, dell’Istituto di fisiologia clinica del Consiglio nazionale delle ricerche di Pisa (Cnr-Ifc) e dell’Istituto per lo studio, la prevenzione e la rete oncologica (Ispro), in collaborazione con Giorgio Mattiuz dell'Università di Firenze, mostra come i nostri processi cellulari siano in grado di “hackerare” il codice genetico del Sars-CoV-2 mediante un processo noto come “editing” dell’RNA.

“Di quest'ultimo sono responsabili gli ADAR e gli APOBEC, un gruppo di enzimi con ruoli fisiologici che spaziano dai processi dell'immunità all’aumento dell'eterogeneità all'interno delle cellule”, spiega Silvo Conticello. “Gli ADAR e gli APOBEC convertono due dei quattro componenti dell’RNA - le adenine e le citosine - in inosine e uracili, causando alterazioni genetiche. Purtroppo, le mutazioni indotte non sempre riescono a danneggiare il genoma virale e possono anzi contribuire all'evoluzione del virus. I fattori fisiologici che influenzano l’efficacia dell’editing possono rappresentare una delle variabili che determinano la risposta individuale al virus e il loro studio potrebbe fornire indicazioni su fattori di rischio e prognostici”.

Nello studio, il sequenziamento dell’RNA del virus, ossia la tecnica usata per calcolare la sequenza dei genomi virali, è stato sfruttato per la prima volta per identificare mutazioni a bassa frequenza, operate dagli enzimi per tentare di attuare il meccanismo di difesa.

“Anche se il solo editing dell’RNA non è in grado di contrastare l’infezione, averlo individuato mette in evidenza il tallone d’Achille del virus. E lo sviluppo di strumenti in grado di migliorare l’efficienza di quel processo potrebbe gettare le basi per terapie precoci, con un approccio valido non solo contro il Sars-CoV-2, ma anche contro altri tipi di virus”, conclude Conticello.

Nel breve termine inoltre, l’analisi delle mutazioni inserite dagli ADAR e dagli APOBEC può aiutarci a individuare regioni del genoma virale importanti per il suo ciclo vitale: quest’informazione può aiutarci a sviluppare terapie mirate per bloccare la replicazione del virus all’interno della cellula.

Alimentazione e ricerca, biodiversità del grano: più sostenibilità ambientale e sicurezza

Biodiversità del grano: più sostenibilità ambientale e sicurezza alimentare con il progetto AGENT. Il CREA, unico ente italiano, partecipa con una collezione di 1000 varietà di frumento tenero.

Costituire una rete europea di banche dei semi per una più efficiente gestione delle risorse genetiche, in grado di far fronte alle grandi sfide della nostra agricoltura, dai cambiamenti climatici, alla sostenibilità ambientale, alla sicurezza alimentare. 



E' lo scopo del progetto europeo AGENT (Activated GEnebank NeTwork) che intende sbloccare il potenziale del materiale biologico conservato nelle banche dei semi convertendole da semplici depositi di semi a centri attivi di risorse digitali. Infatti, ad oggi, un totale di circa 7.4 milioni di accessioni (le entità presenti in una banca del seme)  sono contenute in più di 1.750 banche genetiche in tutto il mondo. Le banche del germoplasma, quindi, sono un patrimonio immenso di biodiversità, spesso però ancora inesplorata.

Il progetto AGENT, coordinato dalla tedesca IPK, la più importante banca europea di germoplasma, è un Horizon 2020, di durata quinquennale, a cui aderiscono 19 paesi, compresi Marocco e Israele. Il network di ricerca  è focalizzato sulla cooperazione e sulla valorizzazione delle banche del germoplasma di orzo e frumento, attraverso  una sorta di carta d’identità molecolare che faciliti l’individuazione e l’utilizzo dei geni, per integrare le risorse genetiche delle piante esistenti in moderni programmi di breeding.

Si inizia con frumento ed orzo, ma i processi si potranno facilmente adattare in futuro ad altre specie vegetali. L’obiettivo è quello di stabilire un nuovo standard internazionale per la gestione e la verifica delle banche vegetali e una valutazione approfondita e sistematica delle risorse genetiche delle piante, avvalendosi delle tecnologie bioinformatiche più innovative. Inoltre, sarà realizzata un’infrastruttura di base-dati per collegare e raccogliere le informazioni e renderle disponibili agli stakeholders, ai ricercatori e agli agricoltori.

Il CREA, unico partner italiano, partecipa al progetto con il team di ricercatori del centro di Cerealicoltura e Colture Industriali, guidato da Patrizia Vaccino, e, attraverso prove di campo e di laboratorio, contribuirà a tutte le fasi della ricerca mettendo a disposizione una collezione di 1000 varietà di frumento tenero, conservata nella banca del germoplasma della sede di Vercelli.

Ricerca, Supermateriali: oltre il grafene, il polimero bidimensionale diventa realtà

Un un team italo-canadese ha realizzato un nuovo supermateriale simile al grafene ma con migliori proprietà applicative soprattutto in campo...