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Coloro cui sfugge completamente l'idea che è possibile aver torto non possono imparare nulla, tranne la tecnica. (Gregory Bateson)
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Medicina del futuro: immunizzazione dal cancro e xenobot?
TEORIE > CONCETTI > MEDICINA E GENETICA
Scopo di questa pagina
Uno degli obiettivi della medicina del futuro è sicuramente la sconfitta del cancro. A questo scopo sono importanti e promettenti le ricerche condotte dagli immunologi Özlem Türeci e Uğur Şahin i quali, da una ventina d'anni conducono ricerche genetiche sulla possibilità di realizzare una sorta di vaccino che immunizzi la popolazione dallo sviluppo del cancro. Essi stanno cercando di vincere una delle sfide critiche per i vaccini antitumorali personalizzati che è quella di mappare accuratamente il mutanoma del cancro, in modo da selezionare le mutazioni più adatte per risposte immunitarie ottimali. Questi immunologi hanno fondato la Biontech e riscuotono oggi una notevole credibilità scientifica per aver creato, per primi, il vaccino a mRNA PFIZER-BIONTECH (sicuro ed efficace al 95%) contro l'infezione da Covid-19. Poi vi sono ricerche mediche sperimentali più avveniristiche, ad esempio, quando qualche anno fa lessi, per la prima volta, le previsioni del futurologo Ray Kurzweil sul futuro medico che attende gli umani indirizzati, a suo dire, verso un imminente transumanesimo. In quell'occasione rimasi colpito dalla fantasia che gli permetteva di prevedere la distribuzione nel flusso sanguigno umano di microscopici robot biologici in grado di diffondere medicine in prossimità degli organi più deficitari. Oggi sappiamo che non erano farneticazioni fantascientifiche ma reali possibilità mediche che la scienza ha già realizzato e che si appresta a raffinare. Nel 2020, utilizzando cellule staminali embrionali di rane, gli scienziati hanno creato robot biologici viventi; chiamati xenobot, questi organismi sono in grado di risanarsi autonomamente dopo un infortunio e potrebbero essere il futuro della somministrazione di farmaci. Seguiremo queste ricerche per vedere quando si concretizzeranno.
Altan
Since I am sick, I would like to be treated.

Stop playing don quixote and get your feet back on the ground.
Punti di riflessione
L'invecchiamento e il cancro sono strettamente interconnessi e molte delle stesse strategie e farmaci possono essere utilizzati per colpire entrambi. (Jan Aunan)
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Gli Xenobot sono stati inventati nel 2020. Gli inventori degli Xenobot sono Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin e Josh Bongard. Di dimensioni, sono inferiori a un millimetro. I ricercatori hanno utilizzato cellule staminali raccolte dagli embrioni della rana artigliata africana e un sofisticato algoritmo informatico, hanno generato un progetto che ha permesso al team di costruire una nuova forma di vita, che non è mai esistita prima. (Ghani Mengal)
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I sistemi viventi sono più robusti, diversificati, complessi e di supporto alla vita umana rispetto a qualsiasi tecnologia finora creata. Tuttavia, la nostra capacità di creare nuove forme di vita è attualmente limitata a variare esistenti organismi o organoidi bioingegneristici in vitro. (Sam Kriegman)
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L'invecchiamento è l'inevitabile declino dipendente dal tempo nella funzione fisiologica degli organi ed è un importante fattore di rischio per lo sviluppo del cancro. A causa dei progressi nell'assistenza sanitaria, nel controllo dell'igiene e nella disponibilità di cibo, l'aspettativa di vita è in aumento e la popolazione nella maggior parte dei paesi sviluppati si sta spostando verso una percentuale crescente di persone in età suscettibile al cancro.  I meccanismi di invecchiamento si trovano anche nella cancerogenesi, sebbene con risultati finali condivisi o divergenti. È ormai chiaro che l'invecchiamento e lo sviluppo del cancro condividono o divergono in diversi meccanismi di malattia. Tali meccanismi includono il ruolo dell'instabilità genomica, l'attrito dei telomeri, i cambiamenti epigenetici, la perdita di proteostasi, la diminuzione del rilevamento dei nutrienti e il metabolismo alterato, ma anche la senescenza cellulare e la funzione delle cellule staminali. (Jan Aunan)

Cosa sono le cellule staminali
Le cellule staminali sono cellule non specializzate che hanno la capacità di diventare diversi tipi di cellule. I ricercatori hanno raschiato le cellule staminali vive dagli embrioni di rana e hanno permesso loro di incubare. Quindi, le cellule sono state tagliate e rimodellate in specifiche “forme del corpo” progettate da un supercomputer, forme “mai viste in natura“.
Si riuscirà a trovare una vaccino contro il cancro, per immunizzare l'intera umanità ?
Gli immunologi Özlem Türeci e Uğur Şahin, fondatori della Biontech, conducono da una ventina d'anni ricerche immunologiche alla ricerca di un vaccino contro le proliferazioni tumorali. Per merito di queste ricerche essi hanno potuto rapidamente sviluppare un vaccino a nRNA contro l'infezione SARS-COV-2. Nel loro studio sul cancro (vedi bibliografia 2018), essi scrivono:

Il cancro è caratterizzato da un accumulo di alterazioni genetiche. Le mutazioni somatiche possono generare neoepitopi cancerogeni che vengono riconosciuti dalle cellule T autologhe come estranei e costituiscono bersagli ideali del vaccino contro il cancro. Ogni tumore ha la sua composizione unica di mutazioni, con solo una piccola frazione condivisa tra i pazienti. I progressi tecnologici nella genomica, nella scienza dei dati e nell'immunoterapia del cancro ora consentono la mappatura rapida delle mutazioni all'interno di un genoma, la selezione razionale dei bersagli vaccinali e la produzione su richiesta di una terapia personalizzata per il singolo tumore di un paziente. I primi studi clinici sull'uomo di vaccini antitumorali personalizzati hanno dimostrato la fattibilità, la sicurezza e l'attività immunoterapeutica del targeting delle firme di mutazioni tumorali individuali.

Nelle conclusioni del loro studio essi scrivono:

I vaccini personalizzati contro il cancro  sono andati oltre il primo ostacolo critico della traduzione clinica. Le sfide rimanenti sul percorso futuro includono l'identificare le impostazioni cliniche più adatte, ridurre i tempi di consegna della produzione, aumentare la scala produzione e garantire l'accessibilità economica. Nuove tendenze e tecnologie dell'era digitale, come i big data, il cloud e il computing ad alte prestazioni prevedono che  l'informatica e le soluzioni di produzione digitalizzate aumenteranno questo slancio. Gli algoritmi neoepitopici continueranno a migliorare applicando strumenti di machine learning a set molto grandi di big data.

Sui prossimi sviluppi riguardo al vaccino contro il cancro, Uğur Şahin su Forbes ha detto (vedi bibliografia 2021):

L’azienda di Uğur Şahin sta esplorando dei nuovi modi per aumentare l’efficacia dei  farmaci antitumorali attualmente sul mercato. Uno di questi è la terapia cellulare CAR-T, che fornisce un metodo alternativo per addestrare il sistema immunitario di un paziente ad attaccare il cancro. Ma, per ragioni ancora sconosciute, non ha sempre successo. Per renderlo più efficace, BioNTech sta sviluppando un booster di mRNA che può essere utilizzato in combinazione con la terapia cellulare CAR-T per produrre più cellule T modificate all’interno del corpo che sono alla ricerca di bersagli tumorali più specifici. Uno dei principali vantaggi di questo metodo è che può combattere tutti quei tipi di cancro difficili da estirpare solamente con la terapia CAR-T. “Stiamo aprendo la porta per dar vita alle prime terapie combinate: quella genica e quella mRNA”, dice Uğur Şahin. “Questo è un approccio completamente nuovo”.



I vaccini Neoepitope promuovono un ciclo immunitario funzionale contro il cancro.
Immunoterapia cancro
L'obiettivo dell'immunoterapia contro il cancro è garantire la rivoluzione auto-propagante del ciclo di immunità del cancro disregolato attraverso le sue varie fasi. Le cellule CD4 + T H specifiche del neoepitopo indotto da vaccino possono intersecarsi a fasi di limitazione della velocità discrete considerate potenzialmente difficili da superare. Questi includono la promozione dell'innesco e dell'espansione delle cellule T, il rimodellamento proinfiammatorio del microambiente tumorale e il reclutamento di cellule T CD4 + per l'uccisione diretta delle cellule tumorali. Inducendo contemporaneamente CD8 + e CD4 + Le risposte dei linfociti T, i vaccini multi-neoepitopi possono contribuire a spostare l'equilibrio dalla tolleranza all'immunità produttiva contro le cellule tumorali, rendendo funzionale il ciclo immunitario del cancro.
Una soluzione avveniristica: Nanobot nella circolazione sanguigna
Il futurologo Ray Kurzweil nel 2005 parlava dei nanobot nel paragrafo "Nanobot nella cicolazione sanguigna" del suo libro del 2014 "La singolarità è vicina". Egli scriveva (p.248):

Un esempio notevole dell'applicazione del controllo molecolare di precisione sarà la possibiità di creare miliardi o migliaia di miliatdi di nanobot: piccoli robot di dimensioni pari a quelli delle cellule del sangue o anche minori, in grado di viaggiare all'interno della circolazione sanguigna. L'idea non è fantascientifica come può sembrare a prima vista: sono stati già condotti esperimenti su animali e molti dispositivi simili a scala microscopica funzionano già per gli animali. Almeno quattro convegni importanti sui BioMEMS (Biological Micro Electronic Mechanical Systems) trattano di dispositivi utilizzabili nella circolazione sanguigna umana.



Utilizzando cellule staminali embrionali di rane, gli scienziati hanno creato robot biologici viventi; chiamati xenobot, questi organismi sono in grado di guarire dopo un infortunio e potrebbero essere il futuro della somministrazione di farmaci
Progettazione e realizzazione dei primi xenobot
In che modo sono stati progettati e realizzati i primi xenobot? Lo descrive l'imprenditore Ghani Mengal (vedi bibliografia 2020):

Le cellule staminali sono state prima differenziate in cellule della pelle e del cuore. Le cellule della pelle sono state scelte per la loro capacità di legarsi insieme per formare l'architettura passiva dello Xenobot, mentre le cellule cardiache sono state selezionate per la loro capacità di contrarsi e rilassarsi, con l'obiettivo di produrre un tipo di minuscolo motore che avrebbe spinto gli Xenobot. Dopo aver osservato le dinamiche naturali tra la pelle e le cellule del cuore, i dati sono stati inseriti in un algoritmo evolutivo eseguito su un supercomputer. Sulla base di questi dati, l'algoritmo è stato in grado di generare milioni di diverse configurazioni di celle per testare il risultato desiderato. In questo caso, locomozione. E così iniziò il test per la sopravvivenza. Solo le configurazioni più adatte sono passate alla fase successiva, dove i loro progetti sono stati poi trasformati in modelli digitali migliori. Dopo circa 100 esecuzioni di test, sono rimaste solo le configurazioni migliori. Grazie alla potenza del loro algoritmo evolutivo, il team ha finalmente avuto un progetto vincente per le loro nuove forme di vita; tutto quello che dovevano fare ora era realizzarli. Il team ha utilizzato minuscole pinze e un microscopio per eseguire minuziosamente la microchirurgia sulle cellule del cuore e della pelle per creare i nuovi organismi. I biobot potrebbero spingersi da soli, muovendosi in linea retta o in cerchio. Potrebbero lavorare insieme, raggruppando le particelle sciolte in minuscoli mucchi. E quando vengono aperti, gli xenobot si sono curati! Quindi possiamo chiamarli bio-robotica autorigenerante.

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Come creare degli Xenobots: biorobotica autorigenerante
Xenobots, è questo il nome dei primi minuscoli robot biologici realizzati presso l’Università del Vermont che possono potenzialmente viaggiare all’interno del nostro organismo. (Cliccare per approfondire)
Robots made with living cells
Le cause dell'invecchiamento (secondo il biologo Carlos López-Otín)
Cliccare per andare alla fonte
Lo schema enumera i nove tratti distintivi dell'invecchiamento: instabilità genomica, logoramento, alterazioni epigenetiche, perdita di proteostasi, sensibilità ai nutrienti deregolata, disfunzione mitocondriale, senescenza cellulare, esaurimento delle cellule staminali e comunicazione intercellulare alterata.
Conclusioni (provvisorie): l'accertamento di un'età biologica accurata può indicare quanto un individuo sia migliore o peggiore rispetto alla popolazione generale e potrebbe potenzialmente aiutare a monitorare se quella persona è ad aumentato rischio di morte o di una determinata malattia
Da quando esiste la nostra specie di Homo Sapiens, ossia da circa 200.000 anni, l'aspettativa di vita è stata intorno ai 40 anni: in media. Oggi, l'aspettativa nei paesi industrializzati è di oltre 80 anni: in Italia è di 80 anni per gli uomini e 84 anni per le donne. La visione della longevità sta per essere modificata dall'Intelligenza Artificiale che, combinata con la disponibilità di grandi set di dati, sta aumentando la varietà di biomarcatori che potrebbero essere considerati potenziali predittori di età. Infatti esistono, per ogni persona, due tipi di età: l'età cronologica, che è il numero di anni vissuti, e l'età biologica, che è influenzata dai nostri geni, dallo stile di vita, dal comportamento, dall'ambiente e da altri fattori. Lo scopo di vari studi in corso è di individuare, per una specifica persona, il suo profilo metabolico identificato come predittore di mortalità. Il profilo metabolico è costituito da biomarcatori, i quali sono indicatori misurabili di uno stato biologico. L'accertamento di un'età biologica accurata può indicare quanto un individuo sia migliore o peggiore rispetto alla popolazione generale e potrebbe potenzialmente aiutare a monitorare se quella persona è ad aumentato rischio di morte o di una determinata malattia. L'accumulo di danno cellulare dipendente dal tempo è ampiamente considerato la causa generale dell'invecchiamento. In concomitanza, il danno cellulare può occasionalmente fornire vantaggi aberranti a determinate cellule, che alla fine possono provocare il cancro. Esistono molti modi per danneggiare il DNA: i raggi UV, le radiazioni, i prodotti chimici e il tabacco sono tutti fattori di stress ambientale che possono danneggiare il genoma. Tutti noi invecchiamo sia come organismi complessi sia a livello delle singole cellule. La grande scoperta degli ultimi vent'anni è che questo fenomeno è associato a cambiamenti della risposta infiammatoria orchestrata dal sistema immunitario, che hanno un cambiamento molto profondo sul modo in cui invecchiamo. Questa visione generale dell'invecchiamento viene chiamata "inflammaging", termine che unisce le due parole inglesi inflammation (infiammazione) e aging (invecchiamento), e teorizza una connessione tra i processi fisiologici che portano all'invecchiamento e un'infiammazione lieve ma persistente (cronica), che magari non ha sintomi visibili ma a lungo andare produce effetti sistemici su tutto l'organismo. Secondo il biogerontologo Aubrey de Grey il percorso migliore per incrementare la longevità non è quello di rallentare o impedire l'accumulo dei danni cellulari (che è l'approccio della gerontologia), perché questo implicherebbe la modifica del funzionamento metabolico, che richiede la comprensione di processi biologici molto complessi. Aubrey de Grey ritiene invece che sia meglio accettare il fatto che tali danni si accumulino e mettere a punto terapie in grado di riparare ognuno di essi prima che raggiungano un livello patologico. Le prime terapie che saranno disponibili non saranno in grado di riparare il 100% dei danni accumulati, ma solo di restituire alcuni decenni di vita. Secondo Aubrey de Grey le prime terapie dovrebbero divenire disponibili verso il 2035 e sarebbero in grado, ad esempio, di restituire ad un sessantenne un fisico da trentenne. Sempre secondo de Grey, verso il 2050 tali tecniche saranno sviluppate a tal punto da permettere un ringiovanimento anche di 50 anni. Diventerebbe possibile non morire più di vecchiaia solo a partire dal giorno in cui il progresso tecnologico riuscirà a battere in velocità il progredire dell'invecchiamento, impedendogli a tempo indefinito di raggiungere livelli letali: ogni nuovo potenziamento restituirebbe gli anni di vita necessari per poter beneficiare del potenziamento successivo. Questo, almeno, è l'ottimistico auspicio di Aubrey de Grey, secondo il quale ci vorranno secoli per sviluppare una cura esaustiva e poter persino scegliere la propria età biologica.

per scaricare le conclusioni (in pdf):
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 a chi è interessato a conoscere le idee dei biologi anti-invecchiamento
Spesa annua pro capite in Italia per gioco d'azzardo 1.583 euro, per l'acquisto di libri 58,8 euro (fonte: l'Espresso 5/2/17)

Pagina aggiornata il 5 maggio 2021

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Quest'opera è distribuita con Licenza Creative Commons Attribuzione 2.5 Generico
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