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Un embrione creato da cellule umane e di maiale

26.01.2017

I biologi hanno dimostrato in pratica che le cellule staminali pluripotenti indotte dall'uomo (iPSC) possono integrarsi negli embrioni di maiale e svilupparsi normalmente in essi. Allo stesso tempo, le cellule staminali di ratto non mettono radici negli embrioni di maiale. La possibilità di ottenere embrioni chimerici di umani e maiali consentirà di studiare le prime fasi dello sviluppo umano, nonché di ottenere organi donatori da animali più vicini per caratteristiche a quelli umani. Il rapporto di studio è pubblicato sulla rivista Cell.

Sono stati condotti esperimenti con embrioni di roditori presso il Salk Institute (USA) e esperimenti con embrioni di maiale presso l'Università di Murcia (Spagna). Per cominciare, è stato necessario verificare se le cellule degli animali selezionati possono generalmente attecchire in embrioni di altre specie. Poiché è stato già dimostrato nel 2010 che le cellule staminali pluripotenti indotte da ratto impiantate in embrioni di topo che non sono in grado di formare un pancreas formano con successo questo organo, i ricercatori hanno deciso, in primo luogo, di ripetere tale trapianto di cellule e, in secondo luogo, di introdurre un certo numero di iPSC di ratto in embrioni di suini. L'analisi immunochimica e l'analisi del DNA hanno mostrato che gli embrioni chimerici di ratto-topo si formano abbastanza facilmente, tuttavia, non sono state trovate cellule di ratto negli embrioni di maiale nel 21-28esimo giorno del loro sviluppo. Non è stato possibile creare chimere di maiali e topi.

Un esperimento simile per creare embrioni chimerici è stato condotto utilizzando iPSC umani. Loro, come i ratti, sono stati piantati negli embrioni dei maiali nella fase in cui avevano la forma di una palla cava in miniatura (lo stadio di blastocisti, uno dei primissimi nello sviluppo embrionale), e quindi gli embrioni risultanti sono stati introdotti nell'utero di maiali. Il 21-28° giorno di sviluppo, cellule di origine umana sono state trovate in 186 su 1466 embrioni. Ciò significava che tali embrioni erano chimere umane di maiale.

L'ora di conclusione dell'esperimento (21-28 giorni dal momento della fecondazione) è stata scelta in base al fatto che a questa età il sistema nervoso dell'embrione di maiale non avrebbe ancora avuto il tempo di sviluppare correttamente il sistema nervoso. Poiché le cellule umane sono state introdotte negli embrioni, c'era la possibilità che la loro presenza potesse influenzare la formazione del sistema nervoso e si sarebbe ottenuto un animale con elementi della mente umana. Naturalmente, non sarebbe etico fare esperimenti su un tale organismo.

Il fatto che sia possibile creare embrioni chimerici da cellule di maiale e umane ha implicazioni sia per il trapianto di organi che per la ricerca scientifica di base. In primo luogo, grazie agli embrioni chimerici, sarà possibile ottenere organi da donatori da animali più vicini per caratteristiche a quelli umani. La presenza di cellule riceventi in esse consentirà al suo sistema immunitario di percepire il nuovo organo come proprio, cioè non sarà rifiutato. In secondo luogo, lo studio degli embrioni chimerici fornirà nuove informazioni sulle prime fasi di sviluppo degli embrioni umani.

Sebbene l'embriologia umana abbia già accumulato molti dati, molti di essi sono ottenuti da esperimenti su animali, poiché l'etica proibisce di eseguire manipolazioni simili con persone future.

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Liquido viscoso di elettroni che scorre nel grafene 06.03.2023

Per la prima volta, gli scienziati hanno misurato direttamente il "flusso liquido" di elettroni nel grafene con una risoluzione nanometrica.

I fisici dell'Università del Wisconsin-Madison hanno osservato come un flusso di elettroni si trasforma in un analogo di un liquido viscoso quando incontra un'interferenza all'interno di un conduttore.

Il grafene è un materiale di carbonio bidimensionale dello spessore di un atomo disposto in uno schema a nido d'ape. È un conduttore elettrico puro in cui gli elettroni praticamente non avvertono resistenza. Per l'esperimento, i ricercatori hanno aggiunto ostacoli a distanze controllate al grafene e poi hanno applicato una corrente elettrica attraverso di esso.

"Nello studio, mostriamo come la carica scorre attorno a un'impurità, e in realtà vediamo come questa impurità blocca la corrente e provoca resistenza, cosa che non è mai stata fatta prima per distinguere tra flussi di elettroni gassosi e liquidi", afferma Zak Krebs, uno studente laureato in Dipartimento di Fisica del Wisconsin, Università del Wisconsin-Madison e coautore dello studio

Lo studio ha mostrato che a temperature vicine allo zero assoluto, gli elettroni nel grafene si comportano come un gas: si muovono in tutte le direzioni e si scontrano più spesso che interagire tra loro. In questa situazione, la resistenza è maggiore e il flusso di elettroni è relativamente inefficiente, osservano gli autori.

Al contrario, a temperature più elevate (circa 77 K o -196 °C), gli elettroni iniziano a interagire tra loro, di conseguenza iniziano a muoversi come un fluido viscoso (newtoniano). Questo processo ricorda un fiume che scorre intorno a una roccia. Allo stesso tempo, la resistenza nel grafene è inferiore e il flusso di elettroni è più efficiente. I fisici hanno scoperto che, indipendentemente dalla distanza tra gli ostacoli, la caduta di tensione era molto inferiore a 77K rispetto a 4K.

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