medicina personalizzata. A partire da quale campione?

 Sempre più spesso mi chiedo se ha un senso scrivere sui blog, ancora, fi questi tempi. Non ho più interesse a postare foto di viaggio, soste significative per me ma poco per i lettori, piccoli brevi incontri fulminanti, con colleghi o divulgatori. A Torino ho incontrato Maria Rosa Menzio, di Teatro e Scienza, che conosce Claudio Pasqua, quindi uno dei miei contatti di quindici anni fa, quando scrivevamo sui carnevali della chimica.

Oggi guardavo TV Talk, la campagna a sostegno dell'AIRC, e la Palombelli dice: con i progressi sulla cura dei tumori, è sufficiente una goccia di sangue per... Ecco, mi saltano i cinque minuti, ma per fare cosa? l'analisi genetica? perchè non un capello, un tampone boccale, un tampax usato? no? forse dall'analisi del genoma si può riscontare quali mutazioni, in quali geni, oncogeno o soppressori di tumore, sono caratterizzanti a certi tumori. Oppure, la metilazione del DNA, il profilo epigenetico, oppure, l'espressione deregolata di geni, oncosoppressori e oncogeni... 

Già 25 anni fa era possibile da un campione di sangue trovare una cellula tumorale in circolo, oppure del DNA tumorale in circolo, riscontrabile con una analisi di PCR, anche in multiplex.

Ma quello che è molto più promettente è la biopsia, ossia avere a disposizione qualche cellula dal tumore, fare i test sui biomarkers, classificare il tumore nei sottotipi, in modo da avere delle terapie sicure per ottenere una remissione o una regressione. E non tralasciare la eventualità di nuove mutazioni che portano alla resistenza alle terapie, ormai si hanno delle pratiche consolidate sul trattamento di mutazioni nelle tirosina kinasi di membrana, si hanno anticorpi monoclonali che affrontano questi target oncogeni, che li bloccano anche in domini insensibili a una mutazione attivante. Combinazioni di anticorpi, su due o tre target. Oppure la terapia che mira a risvegliare il sistema immunitario, attraverso il controllo degli Immune checkpoints, riattivare le cellule T Natural killers, i macrofagi, riportarli  da un fenotipo M2, silente, a un fenotipo M1, infiammatorio, tutti questi approcci diventano utilissimi quando si vuole applicare la terapia CAR-T, cellule T immunitarie ingegnerizzate con chimere di antigeni tumorali, nei tumori solidi questo approccio è ancora difettoso per la mancanza di un ambiente silente, ma il risveglio delle cellule dendtritiche, antigen presenting cells, la diminuzione delle cellule T reg, l'aumento di cellule T killer, l'infiltrazione del microambiente del tumore con cellule per una risposta immune adeguata, aiuta a sopprimere il tumore. Sono 8 i laboratori ospedalieri in Italia che mettono a disposizione la terapia CAR-T, un network adeguato per piccoli numeri di pazienti, ma che bisogna incrementare per portare la tecnologia alla portata dei grandi numeri, poter trattare migliaia di ammaliati di tumore, tumori di tutti i tipi, anche quelli più difficili da trattare, ci vorrebbe una struttura tipo il SISDE, per la profilazione dei sottotipi di tumore, la loro epidemiologia, diffusione sul territorio, e una banca di cellule ingegnerizzate e personalizzate, criogeniche, da scongelare in caso di ricadute. Chiedo troppo? Anche questo è Sanità pubblica. 

medicina personalizzata e farmaci ad hoc

Negli anni 92-93, a Medicina, si iniziava a parlare dei tumori e dei meccanismi alla loro base. L'oncogéne, un gene cattivo e deregolato, era un concetto nuovo e pieno di aspettative. In modo opposto, un gene  assente per mancata espressione, si parlava di anti-oncogéne o soppressore di tumore. In particolare, la proteina p53 era chiamata Master of keys, e insieme ai guardiani del genoma (BRCA1 e proteine del riparo del DNA), venivano a ricopiare il dualismo di mastro di chiavi e guardiano di soglia del film dell'epoca, Blockbusters.

Alcuni di quei recettori contenenti tirosina kinasi (RTK), come il recettore per il fattore di crescita epidermico (EGFR), è coinvolto nei melanomi e nei tumori del sangue, il recettore per le proteine di segnale hereguline/herceptine, ERB2, ERB3 /NEU, sono iperattivati in tumori del seno, e spesso, in risposta a farmaci antitumorali, sviluppano nuove mutazioni che li rendono non inibibili.

Pertanto l'industria farmaceutica oggigiorno si trova in una posizione favorevole, con il duplice compito di trattare i pazienti di tumore con i farmaci e predire con kit diagnostici la comparsa di nuove mutazioni.

Uno dei settori più promettenti è quello degli anticorpi, immunoglobuline che legano e bloccano un bersaglio (in questo caso il recettore RTK nel suo sito più deteriore, il sito kinasico).

Nelle leucemie croniche linfoblastiche (CLL), si usa il rituximab, anti-CD20+ presente sulle cellule B (linfoma di Hodgkin), e i suoi derivati glicosilati come Gazyva (obimuzumab); l'Arzerra (ofatumumab) è sempre anti-CD20+, spesso in combinazione con chemioterapici, per colpire i tumori su più vie di segnale.

Una proteina kinasi spesso coinvolta nei tumori,  ABL, mutato nella leucemia mieloide cronica (CML) e in quella  linfoblastica acuta (ALL) è spesso fuso per trasposizione genica con Bcr, che rende la proteina chimerica iperattiva. Una mutazione di un singol oamminoacido, T315I, causa reesistenza al trattamento con un anticorpo ed è presente nel 20% dei casi di Bcr/ABL.

Tra gli inibitori chimici, che devono essere mirati al genotipo del paziente, ci sono l'IRESSA, che funziona solo su un sottogruppo di pazienti asiatici su Bcr/ABL con una mutazione specifica, e l'Erlotinib (Tarceva), adatto per un sottotipo di EGFR mutate nel tumore del polmone (Non small cell lung carcinoma).
EGFR (epidermal growth factor receptor)-inhibitor gefitinib

Il Gefitinib era una promessa non mentenuta fino in fondo, un magic bullet che però causa la comparsa di nuove mutazioni che rendono la tirosina kinasi insensibile. A questo può ovviare l'Afatinib.

BIBW2992 (Afatinib) is an ATP-competitive, small molecule irreversible inhibitor for EGFR/HER2, displaying inhibitory potency against EGFR(wt), EGFR(L858R), EGFR(L858R/T790M) and HER2, with IC50s of 0.5 nM, 0.4 nM, 10 nM and 14 nM, respectively; 100-fold more active against Gefitinib-resistant L858R-T790M EGFR mutant.

Ibutinib (Imbruvica) ha come bersaglio un sottotipo di tirosina kinasi, Bruton's TK,e si somministra in casi di linofma a cellule mantellate, nella leucemia linfoblastica cronica (CLL), e nel linfoma diffuso a cellule B  larghe (DLBCL), oltre che nella macroglobulinemia di Walderstorm, con una via di segnale iperattiva del fattore di trascrizione NF-kB.

Nel melanoma, si bersaglia la via di segnale delle kinasi ERK e MEK con Trametinib (Mekinist) che ha come bersaglio MEK 1/2.

Un nodo di smistamento di questa via kinasica è l'inositolo 3 fosfato kinasi: bloccando IP3K con IPI-145 (Infinity pharmaceuticals) si agisce sulel vie di attivazione di BCr, delle kiansi BTK, e di mTOR/AKT.

Nei tumori con la kinasi B-RAF iperattiva per la mutazione V600K, si usa il Dabrafenib (Tafinlar)

Antineoplastic agent; an inhibitor of b-Raf serine-threonine kinase with V600E mutation (BRAF V600E). Treatment of unresectable or metastatic melanoma with BRAF V600E mutation (designated an orphan drug by FDA for this use). FDA-approved in vitro diagnostic test (e.g., THxID BRAF kit) required to confirm the gene status.

Bloccanti del Fattore di Necrosi Tumorale TNF-alfa

Remicade (Infliximab) usato nella psoriasi e nelle malattie del colon (Crohn, coliti) è stato sconsigliato specie se in presenza di terapie con corticoidi e metotrexato. I pazienti possono sviluppare infezioni varie, altri linfomi, anche dopo fine trattamento.

Terapie a oligonucletidi antisenso  e RNA silencing

Due farmaci sono prinicpalmente in trials clinici e in osservazione

Imiomersen -Kyynamro, nel trattamento del colesterolo elevato e LDL, ritirato attualmente per controindicazioni,

e il Vitravene (Formivirsen) oftalmico, nel trattamento della retinite da citomegalovirus e neigli immunocompromessi

Non in fase clinica umana ma ancora testato sulle scimmie è l'antisenso che blocca miR-155 per la terapia del fegato (Santaris Pharma, acquisita dalla Roche).

RxGen and Santaris Pharma Use LNA-antimiR Technology to antagonize the liver-expressed microRNA-122 in Non-Human Primates

SPC3042, a RNA-based antisense. targting Survivin, an oncogenic antiapoptotic protein.

Antivirali

Terapia dell'HCV (genotipi 1, 2, 3, 4) , epatiti virali e carcinoma epatico di origine virale

E' importante conoscere il genotipo dell'HCV che infetta le proprie cellule perchè implica la risposta (maggiore o minore) e l'efficacia dei farmaci

Si usa la Ribavirina, un analogo nucleosidico che blocca la replicazione, e il sofosvbuvir, un analogo uridinico.

il Sovaldi (Gilead), si usa in terapie interferon-free

oppure in combinazione  con terapie a interferone si usano : 

l'Olysio (Medivir, Svezia) o Sineprevir, un inbitore di proteasi NS3/4A

 Incivek o Victrelis, previene la proliferazione virale

Ledipasvir 90 mg /Sofosbuvir 400 mg, combina un inibitore della proteina NS5A e l'inbitore della polimerasii NS5B
I nuovi farmaci sono efficaci anche con genotipi umani del gene IL28B con SNiPs CC, CT, TT, di cui le ultime due sono refrattarie all'eliminazione del virus HCV durante la terapia

used in combination with peginterferon alfa (Pegasys, PegIntron) and ribavirin (Copegus, Rebetol, Ribasphere, RibaTab), or with sofosbuvir (Sovaldi)to treat hepatitis C in adults

miravirsen, could potentially be part of a drug "cocktail" that manages the hepatitis C virus in much the same way as similar combinations have transformed HIV/AIDS from a death sentence into a chronic, manageable condition.

Su siti specifici è possibile ottenere informazioni sul meccanismo di azione e sugli effetti collaterali, su aggiornamenti e nuove disposizioni da parte dellla FDA d tutti i farmaci

http://www.drugs.com/ 

ad esempio: 

Ibrance (palbociclib), an oral inhibitor of cyclin-dependent kinases (CDKs) 4 and 6,  intended for postmenopausal women with estrogen receptor (ER)-positive, human epidermal growth factor receptor 2 (HER2)-negative metastatic breast cancer who have not yet received endocrine-based therapy

Lenvima (lenvatinib), an oral kinase inhibitor used to treat patients with progressive, differentiated thyroid cancer (DTC) 

• Discovered in 1973 by Janet Rowley, the Philadelphia chromosome results from a reciprocal translocation: part of the long arm of chromosome 9 is fused to part of chromosome 22. The result is a fusion gene called BCR–ABL, which encodes an abnormal type of tyrosine kinase. Tyrosine kinases trigger cells to divide, but the BCR–ABL form stays active longer than it should, causing cells to proliferate out of control. Why not create a drug to stop this rogue kinase? Druker became convinced that a drug could be made to block the BCR–ABL kinase without blocking the others. He teamed up with Swiss pharmaceutical company Ciba-Geigy which was using computer modelling to develop new drugs. The company had found a chemical compound that appeared to block the BCR–ABL kinase almost completely, without seriously affecting other kinases. By the late 1990s, this compound — eventually named Gleevec (imatinib) — was tested in a clinical trial of 31 people with CML. In a cancer clinical trial, researchers are usually happy if the experimental treatment shrinks tumours in 20% of patients. In the 1999 trial of Gleevec, 100% of CML patients went into complete remission after taking Gleevec. Their cancers disappeared and their blood appeared normal. In a second study, 53 out of 54 people with CML had complete remissions after taking Gleevec. The US Food and Drug Administration approved Gleevec in 2001 as a treatment for both CML and a rare form of stomach cancer. Gleevec increased the five-year survival rate for patients with CML from 30% to nearly 90%. It was called a ‘magic bullet’ and was hailed as a miracle treatment. Even so, some patients found that their cancers came back. Why did that happen, and what could researchers do about it? Cancer cells continuously have mutations in their genes. Some of these mutations changed the shape of the BCR–ABL kinase, allowing it to avoid being targeted by Gleevec. Charles Sawyers of the Memorial Sloan-Kettering Cancer Center in New York was one of the researchers who discovered that these mutations were happening. He was part of a team that developed another drug, dasatanib (Sprycel), to block the new kinase. A third drug, nilotinib, is also available for people with CML who aren’t helped by Gleevec.
• Solving an age-old problem. BARBARA DUNN. S2 | NATURE | VOL 483 | 1 MARCH 2012

appunti di alimentazione

Recentemente sui social networks si discute su cosa sia scientificamente provato e cosa sia solo bufale o pregiudizi sulle diete, alimentazione non animale, veganismo e così via. Dario Bressanini ha centrato il fuoco sul perchè l'alimentazione animale fa più male dell'alimentazione vegetale, identificando alcuni componenti (colesterolo, grassi saturi) come dannosi al sistema cardiovascolare, rispetto ai grassi insaturi.

Farò mente locale a reminiscenze di Scienze dell'alimentazione, esame sostenuto nel 1976 a Torino, e a letture di ambito biologico per sintetizzare i pro e i contro sui modi sani di nutrizione  e su ciò che è solo moda o new age.

Già alcune buone letture sono state utili per una prima, generale sfarinatura sull'alimentazione. Steinbeck, in Pian della Tortilla, ci dice come una dieta complementare tra proteine del mais e proteine delle fave, riesce a fornire tutti gli amminoacidi essenziali, anche per chi non si può permettere la carne. Inoltre il mais lavorato a tortilla con acqua di calce, libera la nicotinammide (niacina, vitamina PP - previene pellagra) che nella preparazione della polenta rimane complessata e quindi non assorbibile, da cui l'avitaminosi e la pellagra nelle regioni del Nord Italia. Un fenomeno di ottimizzazione da due alimenti si osserva anche nella dieta italiana, per l'associazione tra pasta e formaggio, pizza e mozzarella. Gli amminoacidi forniti da questi due alimenti si complementano fornendo così tutti gli  amminoacidi essenziali ( non sintetizzabili dall'organismo).

Vitamine liposolubili.

Beta carotene, tocoferolo, vitamina A, e vitamina D sono fornite da particolari alimenti. Le prime due sono prevalenti nei vegetali, e sono usate anche come antiossidanti e addizionate in molti preparati industriali (anche non alimentari). La vitamina A e neuroprotettiva, è presente nel fegato, nella crusca dei cereali. Il beriberi prevalente negli orientali è provocato dalla brillatura del riso, che così privato di fibre e vitamina A non è adatto per una alimentazione esclusiva e monotona. Un problema opposto si osserva con l'eccesso di vitamina A, riscontrato negli esploratori polari. Le vitamine liposolubili si accumulano, per cui una alimentazione troppo ricca (fegato di orso  e animali polari) causava disfunzioni neurologiche.

La vitamina D viene sintetizzata a partire da preprovitamina D e steroli presenti anche nei funghi. L'azione dei raggi UV sulla pelle provvede al fabbisogno annuale nelle popolazioni esposte, ma oggi si tende ad un uso improprio di protezioni solari e a evitare l'esposizione (causa buco dell'ozono e aumento dei melanomi).

Anche l'alimentazione adatta facilita la lotta contro questa ipovitaminosi molto diffusa. Carne rossa,  soprattutto fegato, e alimenti arricchiti (uova di gallina alimentate con vitamina D, yogurth e succo d'arancia fortificati, latte in polvere arricchito per lattanti) sono le fonti per gruppi di popolazione in maggiore necessità (anziani,  giovani e donne in gravidanza). Le predisposizioni a cui si vuole ovviare riguardano sia l'osteoporosi, immunomodulazione, malattie autoimmuni, diabete e sistema cardiovascolare. La Sclerosi Multipla ha un elemento predisponente nell'ipovitaminosi D.

Dieta e calorie

l'alimentazione occidentale è squilibrata. Un eccesso di calorie da alimenti sbilanciati e da scarsa attività fisica  causa sia l'aumento di peso (obesità) che l'insorgenza di squilibri del metabolismo (il colesterolo ha un suo ciclo buono, di sintesi e di eliminazione, ma in persone predisposte e con la presenza di LDL e LDH in certe proporzioni agisce sulla restrizione del lume delle arterie).

100 gr di proteine per pasto sono consigliate, ma è difficile che ci si renda conto di quanto, troppo, riusciamo a mangiare (alimentazione frettolosa, abbondante, nevrotica) e 1800 calorie giornaliere. Considerato che 1 grammo di grasso fornisce più del doppio di calorie di proteine e carboidrati, un eccesso di grassi con i pasti è poco salutare. 

Chi consuma un galbanino a pasto, o 100 gr di  grana, emmental e formaggi duri, oltre a un primo e secondo,  o è un lottatore di sumo o un masochista (e si sa come i lottatori di sumo diventino malati e passino il resto della loro breve vita tra problemi metabolici vari).

il formaggio duro contiene il 40% di grassi, quindi 100 grammi forniscono 600 kilocalorie (360 kcalorie da grassi e 240 kcalorie (da 60 grammi di proteine).

Frutta e verdura, cereali integrali come protettori antitumore e favorenti la longevità

Quello che l'alimentazione animale non può fornire sono:

 le fibre (carboidrati complessi, non diabetogeni, alcuni fermentabili solo dalla microflora), i polifenoli (antiossidanti, antitumorali, ecc...), e composti ad azione specifica (sulforafano: attivatore delle vie di segnale e di fattori di trascrizione coinvolti della detossificazione)

gli acidi grassi insaturi (olio extravergine) e poliinsaturi omega-3 (semi, pesce azzurro) e omega-6 (olio di germe di grano, semi di lino)

Inoltre, una alimentazione composta, dà luogo ad una digestione lunga, quindi ad un senso di sazietà maggiore. Anche questo promuove una dieta equilibrata e non esagerata.

In conclusione, la dieta mediterranea è una alimentazione senza divieti, in cui la carne è presente un giorno alla settimana, il pesce due volte o più, e una vasta gamma di frutta e verdura, comprese le noci, mandorle, e le farine integrali forniscono gli elementi base per una vita longeva. Non dimentichiamoci del sapore della pasta fatta in casa con farina integrale, il grosso (non per forza la crusca), orecchiette e pizzarieddhi grigi, dal sapore originale e nutriente

Infine, alcuni composti che introduciamo in eccesso con le carni rosse vengono metabolizzati o trasformati dalla flora microbica in composti tossici, come nel caso della colina metabolizzata a trimetilammina-N-ossido

A major dietary source of choline provided in abundance by egg yolks and meat can, after conversion by intestinal bacteria, raise plasma levels of trimethylamine-N-oxide (TMAO), suggests a report published this week[1]. It also supports earlier evidence that circulating TMAO is proatherogenic and may have potential as a biomarker of later cardiovascular risk.

The new study, actually a pair of prospective clinical studies, complement each other by establishing dietary phosphatidylcholine metabolism by gut flora as a source of circulating TMAO and TMAO levels as predictors of death, MI, and stroke "independent of traditional risk factors, even in low-risk cohorts," according to the authors, led by Dr WH Wilson Tang (Cleveland Clinic, OH).
Their work is detailed in the April 25, 2013 issue of the New England Journal of Medicine. If it sounds familiar, it may be because the same research team published strikingly similar findings two weeks ago in the journal Nature Medicine [2], but naming dietary carnitine--also prevalent in red meat--as an ultimate source of TMAO released by intestinal microbiotia.

Mole rat: eterocefalo glabro superstar

Nel numero di giugno di TheScientist si parla dell'eterocefalo glabro, la talpa senza pelo, un animale sociale che vive in colonia in gallerie sotterranee in Africa. Ne avevo parlato in due post precedenti, per la sua resistenza ai tumori, la sua longevità, per la sua abilità ed intelligenza ad afferrare e usare oggetti per proteggersi dalla terra durante lo scavo, e per il suo genoma da poco sequenziato.

Fonte

In questo nuovo articolo, si descrive come questi animali riescano a resistere in condizioni di ipossia, quelle che ci colpiscono durante un infarto o una modificazione del circolo sanguigno cerebrale, anche 3 volte di più degli altri mammiferi. Dop o15 minuti di ipossia la talpa senza pelo non soffre di danno cerebrale, questo grazie alla presenza di canali del calcio molto selettivi, che si aprono lentamente e lasciano fluire ioni calcio gradualmente. Questi canali del calcio di tipo infantile sono presenti anche nei neonati, che sono più tollernati all'ipossia, ma vengono sostituiti durante l'infanzia da quelli di tipo adulto, più rapidi, ed il flusso di calcio risulta tossico alle cellule nervose.

L'articolo presenta la prospettiva di applicare terapie anti-infarto basate sull' induzione dell'espressione di canali del calcio di tipo neonatale:

• If a drug is designed to quickly upregulate production of infant-style channels in the brains of heart attack and stroke victims, it could provide valuable protection during a time when a steady supply of oxygen-rich blood is not reaching the brain.

Un'altra possibilità è di applicare farmaci che rallentino l'attività dei canali del calcio di tipo adulto.

Un altro aspetto meglio noto è il meccanismo alla base della resistenza ai tumori ed alle radiazioni.
In un articolo del 2013, su Nature, viene presentato un meccanismo, uno dei vari, probablimente non l'unico, che consiste nella capacità di produrre acido ialuronico ad alto peso moelcolare:
ialuronani ad alto peso molecolare e suoi recettori ad elevata affinità, sarebbero alla base di una inibizione da contatto ottimale, un controllo intercellulare, alla base della assenza di sviluppo di tumori. Una volta modificati questi polimeri o introdotto un enzima che li degrada, i tumori si sviluppano.
http://www.nature.com/nature/journal/v499/n7458/full/nature12234.html
Tian et al. High-molecular-mass hyaluronan mediates the cancer resistance of the naked mole rat. Nature 2013, 499, 346-349. doi:10.1038/nature12234

Nella talpa senza pelo, le cellule trasformate entrano in uno stato di quiescenza, bloccano la divisione cellulare, ed eventualmente sono indotte alla morte cellulare programmata e riassorbite per autofagia.

• Moreover, subjecting mole-rats to ionizing radiation does not induce much DNA damage, as seen in other animals, nor does it result in tumors, even 5 years later. Attempts to turn naked mole-rat cells cancerous via injection of oncogenes have also failed, whereas similar methods using human, mouse, and even cattle cells results in conversion to highly aggressive and invasive cancer-forming cells. Instead of starting to proliferate in an uncontrolled manner, transformed naked mole-rat cells immediately stop dividing, though they do not die.  Several different labs have now shown that naked mole-rat cells grow to even higher densities than do mouse cells under optimal conditions, and do not avoid cellular contact under these circumstances. Rather, it has become clear that naked mole-rat tissues are better able to recognize abnormal cells, neutralize their tumorigenic properties, and repair their DNA.

Meccanismi antitumorali
la proteina antimitotica p16 è asintetizzata dal locus INK4, che nell'uomo produce due proteine chiamate secondo il loro gene p16 e p15. Ora, è stata identificata una proteina che origina da entrambi i due geni, e che nell'eterocefalo glabro svolge un ruolo attivo di inibizione della crescita tumorale.

• Scientists have identified a new protein formed by the fusion of two other proteins, which protects the rodent from cancer. The protein appears to increase when cells become crowded together, making mole rats more likely to arrest the growth of cells if they are at risk of becoming malignant. 
• Although humans lack the hybrid protein, it is produced from a cluster of genes also found in humans that makes proteins responsible for preventing damaged cells that might cause cancer from multiplying. Tests show that the protein can prevent human cells from turning cancerous.
• referred to as INK4 gene locus—synthesize the same three cancer-suppressing proteins in both species: p15^INK4b, p16^INK4a, and ARF, all of which stop cells from dividing when the cells are stressed or mutated. A student-researcher, Jorge Azpurua, wanted to clone the p16 protein of the naked mole rat for a separate experiment and noticed something unexpected: The presence of a fourth protein, which was the result of p15^INK4b and p16^INK4a being fused together.

Longevità

La talpa senza pelo vive in media 26-28 anni, con punte fino a 32 anni.  Non mostra segni di invecchiamento lento, che invece sopraggiunge rapidamente. Ad un'età corrispondente a quella umana di 92 anni, non mostrano metabolismo rallentato, artrosi, riduzione della massa muscolare. Hanno un controllo  della qualità e della degradazione delle proteine alterate molto sviluppato. Invece, sono sensibili allo stress ossidativo come tutti gli animali, anche in giovane età. Però applicano questo meccanismo del controllo delle proteine e del riparo del DNA danneggiato. E' sfatato invece che i telomeri e l'attività telomerasica differiscano, anzi questa è più bassa che in altre specie.

•  These clear indications of both attenuated and delayed physiological aging are also accompanied by the maintenance of protein quality and gene expression levels.
• Some of the oldest naked mole-rats (>26 years; equivalent to humans >105 years old) do begin to show signs of muscle loss, osteoarthritis, and cardiac dysfunction, demonstrating that mole-rats do, eventually, age like other animals. These findings of sustained good health are surprising given that the naked mole-rat is an exception to many of the current theories of why we age.
• The oxidative stress theory of aging attributes the gradual decline in function to damage caused by the free radicals or reactive oxygen species formed as an inevitable by-product of oxygen respiration. In much the same way that oxygen causes metal to rust when exposed to the elements, cell membranes, proteins, and DNA are damaged by the gas, and this accumulating damage, so goes the theory, causes physiological systems to malfunction. Naked mole-rats in captivity, however, show very high levels of oxidative damage at an early age, yet cellular function is not impaired, and the animals are able to tolerate these high levels of oxidative damage for more than 20 years.
• Another aging theory posits that the length of an organism’s telomeres, the repetitive DNA that caps the ends of chromosomes, is a biomarker of aging and will correlate with species’ life span. But compared to the much shorter-lived laboratory mouse, the naked mole-rat has relatively short telomeres—similar in length to those of humans, in fact. Alternatively, cellular levels of telomerase, a reverse transcriptase enzyme that extends telomeres, may correlate with species longevity. But while telomerase activity has been measured in mole-rat skin cells in culture, it is generally very low, and is limited to those tissues that are actively replicating, such as testes, spleen, and skin. Thus, telomere length or maintenance is unlikely to explain the exceptional longevity of the naked mole-rat.

• References

1. J. Larson, T.J. Park, “Extreme hypoxia tolerance of naked mole-rat brain,” NeuroReport, 20:1634-37, 2009. ↩
2. B.L. Peterson et al., “Adult naked mole-rat brain retains the NMDA receptor subunit GluN2D associated with hypoxia tolerance in neonatal mammals,” Neurosci Lett, 506:342-45, 2012. ↩
3. B.L. Peterson et al., “Blunted neuronal calcium response to hypoxia in naked mole-rat hippocampus,” PLoS One, 7:e31568, 2012. ↩
4. T.J. Park et al., “Selective inflammatory pain insensitivity in the African naked mole-rat (Heterocephalus glaber),” PLoS Biol, 6:e13, 2008. ↩
5. E.S. Smith et al., “The molecular basis of acid insensitivity in the African naked mole-rat,” Science, 334:1557-60, 2011. ↩
6. S. Liang et al., “Resistance to experimental tumorigenesis in cells of a long-lived mammal, the naked mole-rat (Heterocephalus glaber),” Aging Cell, 9:626-35, 2010. ↩
7. K.N. Lewis et al., “Stress resistance in the naked mole-rat: the bare essentials,” Gerontology, in press, doi:10.1159/000335966, 2012. ↩
8. E.B. Kim et al., “Genome sequencing reveals insights into physiology and longevity of the naked mole rat,” Nature, 479:223-27, 2011. ↩
9. K.A. Rodriguez et al., “Altered composition of liver proteasome assemblies contributes to enhanced proteasome activity in the exceptionally long-lived naked mole-rat,” PLoS ONE, 7:e35890, 2012. ↩
10. R. Buffenstein, “Negligible senescence in the longest living rodent, the naked mole-rat: insights from a successfully aging species,” J Comp Physiol B, 178:439-45, 2008.

Talpa senza pelo, genoma senza più segreti

Sequenziato il genoma dell'eterocefalo glabro, naked mole rat, l'animale longevo (30 anni) che resiste allo sviluppo dei tumori...
fonte
"http://www.physorg.com/news/2011-07-scientists-sequence-dna-cancer-resistant-rodent.html"

• Scientists at the University of Liverpool, in partnership with The Genome Analysis Centre, Norwich, have generated the first whole-genome sequencing data of the naked mole-rat, a rodent that is resistant to cancer and lives for more than 30 years.</p>

si attende di scoprire qualche meccanismo / pathway / antioncogene, la cui attività regoli altri modificatori attivatori / guardiani del genoma / regulatori chiave /controllori epigenetici.

Nel frattempo, ecco il sito del progetto genoma della talpa senza pelo, animale sociale ( una regina fertile, caste) capace di utilizzo di strumenti da lavoro (maschere in legno per tenere lontana la polvere)

Foto: Neil Bromhall, OSF, Getty. Dal sito

Naked Mole-Rat Genome Resource 2011.

http://naked-mole-rat.org

Aggiornamento (Biotechniques)

• the naked mole rat’s genome which contains an estimated 2.47 Gb and 22,561 genes. Comparatively, the mouse genome has 23,317 genes, and the rat genome has 22,841.

• In their analysis of cancer resistance, the researchers looked at the genes that encode the tumor-suppressor proteins p16Ink4a and p27Kip1. In humans and mice, tumor suppression is primarily mediated by p27Kip1, but previous research has proposed that p16Ink4a plays a role in the naked mole rat’s heighten tumor resistance. Although the naked mole rat’s and the mouse’s p16 gene both consist of three exons, the last exons are not very similar. Furthermore, two early stop codons in the second exon result in a significantly smaller protein. These sequence differences could affect the tumor suppressing function of these proteins.

• To study longevity, the team analyzed RNA sequencing data from the brain, kidney, and liver of newborns, young, and older naked mole rats. As a result, the researchers found that gene expression did not change significantly during the rodent’s lifespan, particularly in the brain. Specifically, the researchers found stable expression during its lifetime of the gene SMAD3, which may regulate the rate of cell death in the naked mole rat and help prevent the development of cancer.

• Aside from to SMAD3, 30 other genes had stable expression during the naked mole rat’s lifetime. For example, mitochondrial functions and telomerase reverse-transcriptase (TERT) were expressed well maintained during the organism’s lifespan.

• Likewise, the researchers found genetic modifications that could explain the naked mole rat’s pain insensitivity. Previous research had found that the rodent’s skin and cutaneous C-fibers lack neuropeptide Substance P, which is involved with pain signaling in other mammals. While the genethat encodes this peptide is intact in the naked mole rat genome, it had a deletion in the core promoter that could possibly alter its expression.

• ”Evolutionarily, pain insensitivities of animals is a novel system. It can respond to systems, it can increase survival or reproductive chance. It’s considered an evolutionary advantage, says Zhang.

• Small eyes and poor visual function in the naked mole rat were traced to two missing vertebrate opsin genes when compared with the genomes of mice, rats, and guinea pigs. However, the genes that encode the photopigments rhodopsin and melanopsin are intact in the genome, allowing the rodent to adapt to their dark environment.

“The blind mole rat cells recognized when they were over proliferating and that would induce cell death of an entire culture,” explained study author Vera Gorbunova, professor of biology and associate professor of oncology at the University of Rochester. “We started to think maybe this is how they fight cancer in vivo. That when the cells sense that they are pre-cancerous, they just trigger cell death in a very efficient way.”

To simulate cancer, Gorbunova’s lab rapidly grew primary fibroblast cells that were isolated from the rodent in culture. Her team expected to find an anticancer mechanism similar to the one that they recently described in the African naked mole rat called early contact inhibition. That mechanism prevents overcrowding in cell populations by arresting the cancerous cells with uncontrolled growth and proliferation while allowing others to survive.

Instead, Gorbunova and colleagues found that their entire culture died. “We had never seen the entire culture dish die at once before. Within three days, there were no more live cells on the plate,” said Gorbunova. 

To investigate the possible biological processes behind their observation, the researchers measured the levels of the protein interferon, which is released by an organism’s cells to initiate an immune system response to pathogens. The team found that interferon was secreted in the cells in the culture in response to the cancer stimulation. As a result, all the cells in the culture died.

The blind mole rat may have evolved this unique use of interferon to protect itself against oxygen deprivation and flooding in its natural underground tunnel habitat. So, the blind mole rats and naked mole rats seem to have evolved two different anti-cancer mechanisms to meet the survival needs of their underground environments. 

“Surprisingly, when the same scenario was repeated on different continents, evolution came to two different decisions. It just happened independently, two different solutions to the same problem,” said Gorbunova.

Now, Gorbunova plans to conduct more tests to understand how the blind mole rat’s cells actually sense hyperproliferation and how to use interferon to activate similar pathways in human cells for cancer prevention.

“I do believe that this is very applicable, and I would like to see more cancer researchers actually using those cancer resistance models because it’s a staple organism to use mice that are cancer prone," said Gorbunova. "But if we want to understand cancer resistance, mice are not very useful. It is better to look at species that are cancer resistant.”

Reference

1. Gorbunova, V., C. Hine, X. Tian, J. Ablaeva, A.V. Gudkov, E. Nevo, and A. Seluanov. 2012. Cancer resistance in the blind mole rat is mediated by concerted necrotic cell death mechanism. PNAS Early Edition. Published online October 3, 2012.
2.  Kim, E.B., X. Fang, A.A. Fushan, Z. Huang, A.V. Lobanov, L. Han, S.M. Marino, X. Sun, A.A. Turanov, et al. 2011. Genome sequencing reveals insights into physiology and longevity of the naked mole rat. Nat. [Published online October 12, 2011]
3. Edrey YH, Park TJ, Kang H, Biney A, Buffenstein R. Endocrine function and neurobiology of the longest-living rodent, the naked mole-rat Exp Gerontol 2011 Feb;46(2-3):116-123.
Proposal to Sequence an Organism of Unique Interest for Research on Aging: Heterocephalus glaber, the Naked Mole-Rat, genomics.senescence.info, 26/04/2011

Chimica ed epidemiologia dei tumori

In un altro post ho già parlato dei tumori da cause chimiche. In particolare dell'amianto, una fibra leggera e volatile,  formata da silicati . 

Oggi sui Rai1   alle 7,40 il solito chicchiericcio senza fondamento, "solo negli anni '90 si è capito che l'amianto provoca tumori...".  

Riprendo in mano la vecchia dispensa del 1973, Appunti di Oncologia sperimentale vol. II (Cooperativa Studentesca, Torino), Fattori Eziologici, in pratica quelli di cui si sa o si sospetta causino il tumore. Ci sono, tra Fattori iatrogeni, i

Composti inorganici: 

Arsenico (lavoratori dell'arsenico e tumori cutanei, bronchiali, ecc..., è presente anche nelle sigarette), 

Asbesto (amianto, Mg3Si2O5) provoca tumori polmonari sopra l'asbestosi (quindi nel 1970 si  sapeva bene della causa di tumori),  riporto quanto scritto: "...Questo materiale ha enorme diffusione. Viene utilizzato per la fabbricazione di pareti, pavimenti, soffitti, frizioni e freni, tute e rivestimenti antifiamma. Facilmente va incontro a sfaldamento in piccole particelle che vengono inalate e si depositano nei polmoni. Queste particelle sono presenti in più del 50% di soggetti che hanno un'età di 50 anni. Studi condotti sui lavoratori che sono a contatto con l'asbesto hanno messo in evidenza che l'asbestosi è correlata con un aumento di incidenza dei tumori polmonari. Secondo alcuni, l'impiego dell'asbesto può provocare tumori anche in assenza di asbestosi...." A pagina 142 lo riporta tra gli agenti oncogeni legati all'ambiente di lavoro, come causa di mesoteliomi pleurici e addominali, tumore allo stomaco, al colon, al retto, alla cute. Gruppi esposti: minatori, coibentatori, lavoratori di eternit, asbestil, ecc..

Tra i Fattori ambientali la dispensa riporta altri elementi chimici particolarmente coinvolti nei tumori.

 Radiazioni ionizzanti  dal cosmo o da centrali nucleari , liberando ioni ed elementi di decadimento radiattivo Polonio, Plutonio, Cesio, Uranio, Iodio, Trizio (isotopo dell'idrogeno) ecc...La natura dell'elemento è fondametnale per determinarne la localizzazione una volta assorbito. In forma ionica, il cesio porta una carica positiva, come il potassio, lo stronzio due cariche positive, per cui viene accumulato al posto del calcio nei minerali ossei. Questo si pensa sia anche il meccanismo che causa la tossicità dell'uranio impoverito, una volta accumulato in ossa ricche di midollo, irraggia le cellule linfopoietiche staminali, danneggiandole. Per il trizio si parla di solubilità nei liquidi come elettrolita, come per il sodio.
Degli isotopi c'è un valore da tenere bene in mente, il tempo di decadimento (emivita). Per alcuni la durata di emissione radiattività è breve, esempio l'isotopo iodio ha un'emivita di 3 settimane. L'isotopo Tecnezio usato per l'irraggiamento dura qualche mese. Di altri, una volta penetrati nel corpo, possono fare danni per anni....
Durante l'incidente nella centrale di stoccaggio materiali radiattivi impoveriti del marzo 1997 a Tokai-mura, Ibaraki, che causò una nuvola radioattiva dispersa oltre i 100 km, e contaminò diversi dipendenti, il New York Times il giorno dopo intitolò "dispersione atmosferica di polveri radiattive contenenti plutonio". Per fortuna contenevano solo Cesio. Nel 1999 la stessa centrale contaminò gravemente 35 persone. Cosa ne facevano di queste scorie? le mischiavano nell'asfalto, studiando la proporzione più adatta. Per le presenza di bitume, il materiale prese fuoco....

Iradiazione terapeutica con isotopi di elementi chimici radiattivi: Cobalto 60, Tecnezio : esiste una relazione tra radioelementi e leucemie;  

Radio, presente nei coloranti usati negli anni '30 per gli orologi fosforescenti (tante operaie che usavano inumidire il pennello con la bocca, sono morte di tumore)

il Radon , un gas naturale che viene inalato,  si libera dai materiali usati in edilizia, che ne possono contenere molto o poco a seconda da dove sono stati estratti). Si consiglia di aerare gli ambienti ogni giorno.

il Cromo (minerali di cromo, cromo metallico, ossidi di cromo, bicromati) Tumori al polmone, cavità nasali. Popolazone a rischio: operai addetti alla produzione di sali di cromo, di colori, inchiostri, fiammiferi, accumulatori, addetti  alla cromatura, alla concia delle pelli, alla tintoria.

Nichel (minerali di nichel, nichel metallico, leghe, ossido, nichel carbonile) tumori del naso e polmone.

A rischio: addetti alla nichelatura, produzione di acciai speciali.

Berillio: minerali e berillio metallico, leghe, ossidi e sali. Tumori del polmone e sarcoma osseo.

A rischio: addetti alla produzione di lampade fluorescenti, tubi per raggi X, attività estrattiva.

Nature (n. 7326, 2010, del 16 dicembre) pubblica a pag. 884-885 un editoriale (Features) sull'erionite, un minerale usato come materiale per l'edilizia (mischiato nello stucco),  che ha la struttura di fibre microscopiche e sottili come aghi, ed è causa di mesoteliomi come l'asbesto/amianto.

L'erionite è stata ritenuta causa di mesoteliomi in alcuni villaggi della Turchia (Karain, 604 abitanti di cui il 50% muore per mesotelioma). Nel 1978, l'oncologo  Izzettin Baris, scriveva: Si sa che i contadini di Karain cade malato, con dolori al petto, all'addome, le spalle cadono, e muore". Nel 1978 già Izzettin sapeva che forse la causa era l'amianto, ma non aveva trovato amianto a Karain. Solo questo minerale fibroso...
Un altro sito ricco in erionite si trova nel Nord-Dakota, ed oggi si sta provvedendo al risanamento di aree a densità elevata di erionite, come aree di parcheggio e parchi giochi. L'EPA si sta occupando del problema, ma gli abitanti del luogo dicono: siamo qui da 3 generazioni, ed i nostri vecchi non hanno sofferto di nulla". Epperò occorrono anche 30 anni perchè le lesioni alla pleura si trasformino in placche....

P.s. Sempre nell'editoriale su Nature, a pagina 868, si descrive come in alcuni paesi si mettono in pratica politiche severe contro l'uso dell'amianto  nella nazione, e invece si espandono le attività di estrazione per il commercio (USA e Canada) con paesi terzi, come India, Indonesia, Filippine, Russia, Brasile e Kazakistan.

eterocefalo glabro

Talpa senza pelo

Questo roditore diffuso nell'area geografica Somalia, Kenia ed Etiopia ha due interessanti proprietà.
Si tratta di un animale sociale, con funzioni precise (soldati, operai, reali) che vive in colonie di 200-300 individui, con una femmina fertile e 2-3 maschi fecondanti.
La seconda proprietà è che resiste allo sviluppo di tumori.
Hypersensitivity to contact inhibition provides a clue to cancer resistance of naked mole-rat
Articolo uscito su PNAS, del gruppo di Vera Gorbunova alla Rochester University, spiega questa proprietà con la capacità delle cellule di stabilire una inibizione da contatto, che impedisce, nelle cellule in coltura, di sovrapporsi e di muoversi, ma determina un blocco della proliferazione. Proprio questa proprietà viene meno nelle cellule tumorali.

 La talpa senza pelo riesce a vivere fino a 28 anni, ed in buona salute...

 Il secondo articolo riguarda malattie del sistema nervoso quali l'autismo e la schizofrenia.

 Premio Cozzarelli 2006, questo articolo mostra per la prima volta la correlazione tra un oncogene, che quando è attivato è coinvolto nella formazione di tumori solidi, e la sua assenza o diminuzione in malattie come l'autismo.

A genetic variant that disrupts MET transcription is associated with autism, 

si tratta di una collaborazione tra la Vanderbilt University e l'Università di Napoli, il Campo Biomedico di Roma, la Fondazione Santa Lucia, e l'IRCCS di Troina, Enna. 

Questo articolo ha fatto da apripista per i nuovi lavori su MET ed il suo coinvolgimento in altre malattie degenerative della neurocognizione.

Association of Genetic Variation in the MET Proto-Oncogene With Schizophrenia and General Cognitive Ability

Candidate Gene Studies in the GWAS Era: The MET Proto-Oncogene, Neurocognition, and Schizophrenia

 

fisica degli acidi nucleici - DNA, RNA, LNA

Questo mese esce il quinto numero del Carnevale della fisica, pubblicato sul blog di Annarita Ruberto, molto apprezzata per i suoi interventi sulle scienze, matematica (varie edizioni del carnevale della matematica).
Riprendo quindi il tema di alcuni post passati introducendo studi di fisica del DNA e dell'RNA, i due acidi nucleici che contengono l'informazione genetica, e su come si sono ampliate la nostre conoscenze nel corso degli ultimi anni, grazie ai contributi di biologi, medici e fisici.

Locked Nucleic Acid
Gli acidi nucleici sono costituiti da mattoncini qui schematizzati composti da uno zucchero, una base azotata e dei legami esteri tra gli zuccheri successivi. l'RNA ed il DNA si differenziano perchè nel DNA l'acido deossiribonucleico è privo dell' idrossile OH in 2' sul ribosio. La base azotata può essere una delle 4 presenti: timina (o uridina nell'RNA), guanina, adenina o citidina. Grazie a questi appaiamenti tra basi che si affacciano sui 2 filamenti di una doppia elica, avviene il riconoscimento tra un DNA ed il suo complementare, o tra un DNA ed un RNA complementare.
Lo studio degli acidi nucleici si è avvalso dell'apporto dei fisici che ne hanno studiato il comportamento in soluzione, in presenza di un doppio filamento, e di come la doppia elica si comporta diversamente tra DNA ed RNA. I primi dati sono stati ottenuti mediante l'analisi di diffrazione ai raggi X (Patterson) sui due filamenti orientati in direzione opposta, e in seguito da Wilkins (1953). Nello stesso anno uscì il lavoro con i dati di Watson e Crick. La cristallografia, che in genere si applica a strutture che sono state costrette a formare cristalli, è stata applicata anche a confermare i patterns di struttura delle fibre di DNA, che racchiudono un parziale ordine interno.
Anche le misurazioni di Vibrational optical activity, un particolare ramo di Dicroismo circolare vibrazionale (VOA misura lo stiramento tra carbonio e idrogeno in presenza di acqua triziata) è stato utilizzato per misurare polimeri complessi come gli acidi nucleici.

Introduzione di analoghi dello zucchero e nuovi acidi nucleici di sintesi.
Nell'LNA è presente uno zucchero modificato ciclico, Locked, con un legame interno tra l'ossidrile in 2' ed in 4'. La presenza di questo zucchero bloccato nei movimenti nell ospazio conferisce proprietà particolari ai filamenti di oligonucleotidi contenenti LNA
Un filamento di DNA contenente LNA sottosta ad una limitazione fisica di movimento che costringe l'acido nucleico ad assumere una conformazione rotazionale identica a quella propria dell'RNA (a destra).

Immagine tridimensionale elaborata sulla base della struttura ottenuta con le analisi fisiche

Gli oligonucleotidi contenenti LNA obbediscono alla regola di appaiamento di Watson-Crick (T-A, G-C), posseggono elevata affinità di formazione di doppia elica (T melting = +2 - 8’C per base), così che il filamento
- si ibrida facilmente e stabilmente con una sequenza complementare di RNA
– Migliora la specificità di appaiamento tra le basi azotate nell'ibridazione
gli oligonucleotidi contenti LNA, quando si legano con l'RNA, la fanno con più alta specificità e sensibilità nei saggi sull'RNA (Northern blot, ibridizzazione in situ) che possono essere condotte a temperature elevate proprio per quegli 8 gradi in più rispetto ad un acido nucleico tradizionale.
L'LNA viene sintetizzato come mattoncino per produrre, mediante sintesi chimica di oligonucleotidi, filamenti di DNA dopati RNA-like. Gli oligonucleotidi così ottenuti sono usati in DNA microarrays (MicroRNA array), o come sonde per ibridazione in tessuti e su membrana.
Un evento che ha determinato il successo della Exiqon è stato la scoperta che gli oligonucleotidi non devono contenere troppi LNA, perchè diventano idrofobici, e precipitano in soluzione. La Exiqon da allora sintetizza oligonucleotidi con pochi LNA distributi ogni 4-5 basi azotate, e questo è sufficiente per dare solubilità ed anche specificità di ibridazione con sequenze complementari.
Chi produce ed ha il brevetto degli LNA è una azienda danese, nata nel 1996.

La Exiqon, sotto la guida scientifica di Sakari Kauppinen, ha partecipato a diversi progetti europei tra il 2003 ed il 2006 (Riboreg, GOCE fish-and-chip), e mediante colaborazioni internazionali (Ronald Plasterck)ha dato la prima prova che l'espressione di singoli microRNA è tessuto specifica che si succedono o sovrappongono durante lo sviluppo ed il differenziamento in zebrafish (immagine ripresa da Wienholds et al. Science 2005).

Oggi l'Exiqon è il fiore all'occhiello della Comunità Europea, indicata come una azienda di successo che è cresciuta dai Programmi Quadro di ricerca europea, anche se lo sarebbe diventata a prescindere. Infatti, già nel 2006 avea originato la Santaris, finalizzata alle applicazioni terapeutiche di oligonucleotidi (trials clinici nei tumori e nelle malattie degenerative, come antiMiRs e anti-Bcl2).


In questi anni sono stati determinanti i progressi nella strumentazione per l'analisi degli acidi nucleici, che permettono di risparmiare sulle quantità necessarie. Nei primi anni fino al 2005, si doveva partire da qualche microgrammo di RNA totale per accedere all'espressione differenziale, oggi con uno spettrofotometro a contatto, usando solo un microlitro di RNA, già se ne conosce la purezza e la concentrazione. Con altri accorgimenti (amplificazione lineare dell'RNA messaggero o adattatori sui microRNA) si riesce a lavorare con 50-100 nanogrammi.
Gli spettrofotometri sono strumenti che leggono, (mediante un monocromatore che scompone la luce mediante filtri), l'assorbimento e l'emissione di luce di una soluzione, lungo uno spettro che va dai raggi UV (dai 210 nanometri fino a 400 nanometri) alla luce visibile (fino a 750 nanometri). Nel link è riportata l'equazione che lega il valore di emissione alla concentrazione del soluto, data dalla legge di Lambert e Beer. Il passo in avanti rispetto ai vecchi spettrofotometri è stato di evitare l'uso della cuvetta di quarzo, che può contenere almeno 50 microlitri, e di passare alla lettura a contatto, riducendo i volumi di RNA consumato di 50 volte.
Il risultato di questa analisi è dato dal valore di emissione a 280 nm, in cui assorbono sia gli acidi nucleici che gli amminoacidi aromatici, ed il valore di assorbimento a 260 nm, proprio degli acidi nucleici. Negli anni '90 e anche dopo, quando ancora non si avevano a disposizione questi strumenti, si valutava la concentrazione (per concentrazioni basse di DNA o RNA, sotto la soglia di rilevazione dello spettrofotometro) mediante corsa su gel di agarosio e estrapolazione per paragone cun i DNA markers di diverso peso molecolare.

Alcuni cenni su scoperte e su 2 grandi ricercatori dell'RNA nella riboregolazione

Joan Steitz (Prof. J. Argetsinger-Steitz, Yale Univ.) è una delle grandi pioniere della ricerca sull'RNA, RNA dei complessi riboregolatori (Ribonucleoproteine), e non-coding RNA piccoli come i microRNA. Trent'anni addietro quando separava l'RNA totale sui gel di acrilammide, osservava sul fronte di corsa dei piccoli RNA marcati (radiattivi), che venivano considerati come prodotti di degradazione, e lasciati eluire.
Da una sua intervista e Epigenie:
"Steitz: I think the most interesting finding was the RNA stuff that run at the front of our polyacrylamide gels. We were all labeling cells with P32 and getting incorporation and then running gels that would fractionate small RNAs. There was always this big band right at the front of the gel, and we said, “Oh, that's a degradation product.” But that isn't what it was. It was really mostly microRNAs, and some degradation products. Then people switched to indirect methods, like Northern blots, where you only find what you're probing for, and since they weren't probing for the stuff at the front of the gel, microRNAs went another two decades without being discovered".

Un altro grande appassionato di RNA è il Dr. George Calin, uno dei pionieri degli onco-MiRs, i microRNA riboregolatori che controllano lo sviluppo dei tumori, in particolare del sangue. Ha studiato in Romania, sua terra d'origine, ed ha preso e svolto il dottorato presso il laboratorio del Dr. Massimo Negrini, Università di Ferrara, prima di emigrare negli Stati Uniti, al Kimmel Cancer Center di Philadelphia, PA, presso il laboratorio del Dr. Carlo Croce. Una grande soddisfazione per la ricerca italiana in Italia e all'estero.

scienceblogging 7: cancerogenesi 1970-2009

Il mio primo libro di testo sui tumori si chiama "appunti di oncologia sperimentale", Cooperativa studentesca, via Buonarroti 27/b, Torino (il biennio era localizzato nelle palazzine storiche lungo corso D'Azeglio, al Valentino). Le prime esperienze di dispense autogestite insieme ai professori, un periodo di grandi novità e cambiamenti, con i contributi del Prof. Terracini, Bert, (e pochi altri, perle rare).
Questo testo è eccezionalmente utile per comparare cosa si sapeva già allora e cosa è cambiato in questi 36 anni di innovazione scientifica. Vi ritrovo un interessante accenno alla epigenetica, ossia ai cambiamenti del fenotipo non dipendenti da mutazioni genetiche. Già nel '70 si conoscevano i meccanismi di tumorigenesi virale, e si trattano approfonditamente le leucemie, sia virali sia da benzene. Solo quindici anni dopo prenderà piede la tecnica della PCR, che farà decollare le analisi molecolari sul DNA. Da questo testo del '70 e da quelli di Patologia Generale si "formavano" gli aspiranti medici sulle conseguenze nocive dell'esposizione ai raggi UV (i primi tumori della pelle sono apparsi agli inizi del secolo tra i pescatori e contadini) i tumori da composti aromatici del tipo antracene nelle polveri di carbone (tumori degli spazzacamini), i sarcomi (che colpirono le ignare dipendenti delle ditte di quadranti luminosi di orologi al radio o/e torio) e i tumori del polmone e mesoteliomi che colpivano i lavoratori dell'amianto, chiamato asbesto forse per creare confusione nei lavoratori che estraevano questo materiale per isolamento e per tute ignifughe. La domanda che balza su è: come mai sono dovuti passare tanti anni e tanti morti prima che la scienza e i giornali dicessero la verità sull'esposizione all'amianto (in fabbrica, nelle strade dei paesi vicini, e nelle case in cui le tute venivano fatte lavare)! Ancora oggi sono in corso i processi per l'indennizzo delle famiglie che andranno incontro a conseguenze con una probabilità maggiore del 60% rispetto a che non è stato esposto a questo cancerogeno.