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RICERCA SCIENTIFICA ITALIANA NEL MONDO - MEDICINA - PUBBLICATI DALLA NASA RISULTATI PROGETTO "NANOPARTICLES AND OSTEOPOROSIS" REALIZZATO DALL'ASTRONAUTA CRISTOFORETTI NEL 2015
(2021-01-18)
La NASA ha presentato il 15 gennaio i risultati del progetto “Nanoparticles and Osteoporosis” realizzato sulla stazione spaziale (ISS) dall'astronauta italiana Samantha Cristoforetti nel 2015.
Il progetto finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) è stato coordinato dalla professoressa Livia Visai dell'Università di Pavia coadiuvata dalle professoresse Angela Maria Rizzo (Università di Milano), Giuseppina Rea e Barbara Pascucci (CNR di Roma) e dai collaboratori Francesco Cristofaro e Giuseppe Pani.
Il progetto “Nanoparticles and Osteoporosis” mediante esperimenti in vitro condotti in microgravità, ha studiato gli effetti della somministrazione di specifiche nanoparticelle come contromisura per l‘osteoporosi utilizzando cellule staminali umane.
L’azienda Kayser è stato il partner industriale che ha fornito l’hardware per l’esperimento sulla ISS.
Di seguito l'intervista completa: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/nato-research-results/
"Livia Visai, Giuseppina Rea e Angela Maria Rizzo sono le donne dietro il lavoro fondamentale per l'esperimento dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) noto come progetto Nanoparticelle e Osteoporosi ( NATO ). I risultati mostrano che un nuovo sistema di somministrazione dei farmaci testato a bordo della stazione ha effetti benefici per promuovere le cellule staminali a diventare osteoblasti, le cellule responsabili della formazione ossea. Gli scienziati potrebbero utilizzare questa ricerca per sviluppare trattamenti per combattere la degenerazione ossea durante i voli spaziali di lunga durata o anche per curare l'osteoporosi sulla Terra.
“L'osso è un tessuto vivente che viene costantemente distrutto e riformato. Le cellule chiamate osteoclasti distruggono l'osso, mentre altre cellule chiamate osteoblasti producono nuovo osso ", dice Cristoforetti nel diario di bordo per la sua missione di 199 giorni , soprannominata Futura. “Finché distruzione e produzione sono in equilibrio, tutto va bene, ma in assenza di gravità questo equilibrio è disturbato e gli osteoclasti vincono. Questo è anche ciò che accade quando le persone soffrono di osteoporosi, purtroppo un problema comune ".
Prima di lasciare la Terra, l'esperimento sulle nanoparticelle e l'osteoporosi è iniziato con alcune rotazioni sul terreno per indurre condizioni simulate di microgravità.
“La scienza spaziale necessita di una fase di preparazione della simulazione sulla Terra prima di eseguire l'esperimento [in orbita]. Devi sapere come si comportano le tue cellule in condizioni di microgravità e devi configurare il tuo hardware ", spiega Angela Marie Rizzo, co-investigatrice del progetto NATO. Sia i campioni che l'hardware sono stati testati su una macchina di posizionamento casuale prima del lancio per aiutare il team a comprendere meglio il proprio sistema e come potrebbe comportarsi in condizioni di microgravità. Hanno testato quante cellule vivevano, il numero di cellule necessarie per l'esperimento e se il materiale del contenitore era compatibile con i loro campioni.
Con l'avvicinarsi del giorno del lancio, il team NATO ha ricevuto la notizia che Cristoforetti avrebbe eseguito il proprio esperimento. “Eravamo entusiasti ed entusiasti. Abbiamo avuto l'opportunità di incontrarla presso la sede dell'ASI a Roma prima della sua missione Futura per presentare una panoramica del nostro esperimento ”, dice Visai. L'incontro ha favorito una collaborazione tra il team di terra e l'astronauta, lo scienziato in orbita per il progetto NATO.
Quando l'hardware era pronto per lo spazio, è stato imballato in una navicella spaziale SpaceX Dragon in cima a un razzo SpaceX Falcon 9 che ha ruggito dal Launch Complex 40 alla Cape Canaveral Air Force Station il 14 aprile 2015, per il sesto servizio di rifornimento commerciale dell'azienda (SpaceX CRS-6) missione per la NASA. "È stata una giornata assolutamente memorabile e indimenticabile, come tutto il nostro duro lavoro e i nostri sogni sono diventati realtà", afferma Visai.
Cristoforetti ha avviato l'esperimento NATO caricando i campioni nel Kubik della stazione spaziale, un incubatore dove sono state collocate le cellule staminali per tutta la durata dello studio. Al momento dell'installazione, la scienza era in corso per vedere se questo sistema basato su nanoparticelle poteva promuovere le cellule staminali per diventare cellule che formano ossa.
Il sistema in prova aveva tre componenti principali: il metodo di somministrazione (nanoparticelle), l'integratore biologico (idrossiapatite) e il componente che agisce sulle cellule ossee (stronzio).
"I nanocarrier come sistema di somministrazione di farmaci sono una strada davvero promettente per il trattamento delle malattie", afferma Giuseppina Rea, co-investigatore del team NATO. "Questo potenziale è dovuto principalmente alle proprietà specifiche che i materiali acquisiscono quando vengono fabbricati su scala nanometrica". A Misure nanometri circa 1 / 100.000 esimo della larghezza di un capello umano. Le nuove nanoparticelle sintetizzate potrebbero indurre cambiamenti alle cellule ossee mirate in modi unici che non sono fattibili quando si utilizza la materia su scala più ampia.
Per ottenere l'integrazione della nanoparticella nell'osso, il team della NATO ha utilizzato l'idrossiapatite, un composto minerale presente in natura. Questo composto idrossiapatite è stato arricchito con stronzio, uno ione metallico che può avere effetti positivi sulla salute delle ossa.
Studi precedenti dimostrano che i livelli di stronzio sono elevati nei neonati, ma questo livello diminuisce con l'età. Il reintegro dello stronzio negli adulti ha già dimostrato di aiutare a promuovere un aumento della formazione ossea e limitare la degradazione ossea. Il team della NATO ritiene che questo composto rappresenti un'opzione intrigante per una potenziale contromisura, sia per i voli spaziali che per le persone sulla Terra. "Le nanoparticelle di stronzio sono un nuovo ed efficace trattamento non biologico per le lesioni ossee e possono essere utilizzate come potenti terapie per la rigenerazione ossea", afferma Visai. Il team della NATO è interessato a esplorare ulteriormente le nanoparticelle di stronzio, negli integratori alimentari o negli impianti per ossa rotte.
I risultati di questo studio si aggiungono al pool di conoscenze acquisite dalla scienza condotta a bordo della Stazione spaziale internazionale, che è stata abitata ininterrottamente per più di 20 anni. "[La stazione spaziale] era molto importante 20 anni fa, ed è più importante ora", spiega Visai. "Dobbiamo costruire esperimenti per capire cosa succede al nostro corpo quando rimaniamo nello spazio".
Il progetto NATO è stato sponsorizzato dall'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) in collaborazione con ESA e NASA. Il progetto è stato sviluppato in collaborazione tra l'Università degli Studi di Pavia, l'Università degli Studi di Milano, il Consiglio Nazionale delle Ricerche di Roma (Istituto di Cristallografia) e Kayser Italia Srl come sviluppatore del payload.
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