lezione_Denti_2 - COMUNICAZIONE delle SCIENZE

Counseling
genetico e
comunicazione del
rischio
“L’olio di Lorenzo”
(1992)
Adrenoleucodistrofia (perdita
di mielina)
Percezione e comunicazione del rischio
•
•
•
•
Personale medico-sanitario (diagnosi prenatale)
Primo: sapere di cosa si parla, Conoscenza!
Far assumere al rischio un significato tale che l’individuo possa
compiere una scelta informata
Tecniche:
–
–
–
–
–
•
•
Numeriche
A etichette verbali
A scenari di confronto
A immagini mentali (l’effetto di contesto)
Grafiche
MA: I formati usati per comunicare il rischio (etichette verbali,
espressioni numeriche, ausili grafici) NON sono neutri: alcuni
aumentano la probabilità percepita di un determinato evento, mentre
altri la diminuiscono
Consapevolezza di ciò da parte degli esperti che comunicano il rischio
www.cogsci.unitn.it/risk_communication
1
Esempi
• Rischio di trasmettere al figlio una malattia
genetica recessiva (es. Fibrosi Cistica)
• Rischio se entrambi i genitori sono portatori
• Rischio di aborto legato ad un esame
invasivo di diagnosi prenatale (es.
l’amniocentesi comporta un aumento dei
rischi di aborto dell’1% circa)
• Il tasso di falsi positivi e di falsi negativi di un
test (es. amniocentesi: 0,2% di falsi positivi)
Tecniche numeriche
Uno stesso valore di rischio può
assumere formati numerici diversi. Dire
che il rischio è di “1 su 200” o dire che è
del “0,5%” è matematicamente
equivalente. Tuttavia, da un punto di
vista psicologico, a differenti formati
corrispondono differenti percezioni del
rischio.
2
Esempio
• Rischio che il figlio sia affetto da una
anomalia cromosomica (sindrome di
Down)
• Rischio a 35 anni
1 su 250
o
0,4%
1 su 250 percepito più alto (1 > 0,4 in
scala assoluta)
• Quando si comunicano i rischi associati
a due test o due terapie tra cui il
paziente deve effettuare un confronto. Il
confronto è più semplice se si mantiene
costante il denominatore.
Ad esempio non usare 1 su 200 a
confronto con 10 su 1000, ma 5 su
1000 a confronto con 10 su 1000.
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Etichette verbali
Nella prassi medica il rischio numerico
viene spesso tradotto in etichette
verbali, come ad esempio, “il rischio è
alto”, “il rischio è basso”, “è molto
probabile”, “è trascurabile”. Tuttavia,
non esiste una interpretazione condivisa
di tali etichette e spesso rispecchiano le
valutazioni soggettive del singolo
medico.
• Per una corretta comprensione del rischio è
consigliabile associare un valore numerico
all’etichetta verbale
Es: “La probabilità di avere un figlio affetto dalla
sindrome di Down è molto elevata quando
l’età della madre è superiore ai 40 anni,
corrisponde a un caso su 70”.
• A seconda dei diversi contesti uno stesso
valore di rischio può essere considerato
elevato o meno
Es: 1 su 10.000 è considerato un rischio basso
di avere un figlio affetto da un’anomalia
cromosomica, mentre 1 su 50 corrisponde ad
un rischio basso di contrarre una tonsillite.
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• Gli scenari di confronto, anche in
contesti diversi, facilitano la
comprensione di un rischio specifico
Es: Per comprendere il rischio 1 su 200 di
avere un aborto spontaneo in seguito
ad un test invasivo per diagnosticare la
sindrome di down, si può aggiungere
che il rischio di avere un incidente in
auto tra le 6:00 e le 8:00 di mattina è di
1 su 1.428 ma il rischio tra le 5:00 e le
7:00 è di 1 su 500.
Tecniche grafiche
• Scale di rischio, grafici a linee,
istogrammi, palline in un’urna, grafici a
torta, immagini umane
• Non sono neutre!
• Rigore nella rappresentazione
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Idee per un seminario di orientamento nei licei…..
DNA, RNA, proteine:
la biologia molecolare nella
vita quotidiana
Un viaggio nei luoghi delle biotecnologie
Michela A. Denti
AA 2008-2009
Ispirazione:
Biotecnologie della vita quotidiana (Adriana Bazzi, Paolo Vezzoni, 2000)
• Biologia molecolare
La scienza che studia come lavora la
macchina cellulare
• Biotecnologia
Le applicazioni tecnologiche della biologia
• Ingegneria Genetica (DNA ricombinante)
Un insieme di tecniche, messe a punto a
partire dagli anni ’70, per la manipolazione
dei geni
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DNA, RNA, proteine:
la biologia molecolare nella
vita quotidiana
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Le cellule contengono 4 famiglie di piccole molecole
-Zuccheri (carboidrati): fonte di energia
-Acidi grassi: componenti delle membrane
-Amminoacidi: componenti delle proteine
-Nucleotidi: componenti degli acidi nucleici (DNA ed RNA)
Le cellule contengono 4 famiglie di piccole molecole
-Zuccheris (carboidrati): fonte di energia
-Acidi grassi: componenti delle membrane
-Amminoacidi: componenti delle proteine
-Nucleotidi: componenti degli acidi nucleici (DNA ed RNA)
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Varietà di
forme e
dimensioni
…varietà di
funzioni!
Citoscheletro: proteine strutturali
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proteine motrici:
DNA elicasi
miosina
Chinesina,
dineina
Macchine proteiche: complessi multiproteici
Complesso di trascrizione
Ribosoma (sintesi proteica)
Proteosoma (degradazione delle proteine)
Spliceosoma (splicing)
Exosoma e degradosoma (degradazione dell’RNA)
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Gli enzimi sono proteine che accelerano
(“catalizzano”) una reazione chimica
Le molecole enzimatiche restano immodificate dopo
aver partecipato ad una reazione
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L’enzima funziona spesso per cambio
conformazionale, e spesso ha bisogno di
energia
Una via metabolica: una serie concatenata di reazioni
catalizzate da enzimi
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Rete di vie
metaboliche
in una cellula
livelli di struttura delle proteine
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20 diversi amminoacidi: la loro disposizione in sequenza
nella proteina ne determina struttura e funzione
In viaggio!!
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Proteine…al
ristorante!
• L’uovo è una cellula:
– 74 % di acqua,
– 12 % proteine
– 11 % di grassi
– Il grasso è concentrato
esclusivamente nel tuorlo, mentre
l’albume è sostanzialmente una
soluzione al 10 % di proteine in
acqua.
• Quando si cuoce un uovo si
passa da un alimento liquido a
uno solido a seguito della
trasformazione delle proteine.
• Possiamo immaginare le proteine, sia nell’albume che nel
tuorlo, come dei gomitoli di lana sospesi in un oceano
d’acqua.
• Aumentando la temperatura alcune proteine cominciano a
“srotolarsi” parzialmente: si “denaturano”.
calore
• Quando due proteine denaturate si incontrano si possono
legare tra loro. A poco a poco si forma un reticolo
tridimensionale solido di proteine che intrappola le
molecole di acqua al suo interno: è avvenuta la
coagulazione.
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Dal parrucchiere…
• Il capello è fatto di una proteina: cheratina
• La permanente!?
• Rompe i legami disolfuro tra le
cisteine della cheratina (agente
riducente)
• Mette in piega e poi stabilizza i
nuovi legami disolfuro (ossidante)
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In farmacia
• FARMACI “BIOTECH” fabbricati con la tecnica del
DNA ricombinante.
• Tutti questi farmaci ricombinanti hanno qualcosa in
comune: sono proteine!
• L’ingegneria genetica permette infatti di manipolare il
DNA e il prodotto dei geni (costituiti da frammenti di
DNA) sono le PROTEINE
Dal DNA alle proteine. Il flusso dell’informazione genetica dal DNA all’ RNA (trascrizione) e dall’RNA alle proteine (traduzione).
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I batteri come “fabbriche” di farmaci
E. coli visti al microscopio elettronico a scansione
Escherichia coli è una batterio che vive nella parte inferiore dell'intestino di
animali a sangue caldo (“enterico”), è necessario per la digestione corretta
del cibo.
Batterio:
Procariote
Cellula animale:
Eucariote
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Batterio:
Procariote
Cellula vegetale:
Eucariote
Somiglianze e differenze tra procarioti ed
eucarioti
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Insulina per curare il diabete
Diabete: troppo glucosio nel sangue.
Diabete insulino-dipendente
15 milioni di diabetici nel mondo
Insulina, piccola proteina (86 aa) prodotta dalle cellule beta delle isole
di Langerhans nel pancreas (da cui il nome!) regola il livello di
glucosio nel sangue inibinendone la produzione da parte del fegato
ed aumentandone l’assunzione da parte del muscolo e del tessuto
adiposo (dove è accumulato sotto forma di carboidrati e grassi).
• Fino al 1982, i diabetici si curavano
iniettandosi insulina isolata dal
pancreas dei maiali (con effetti
collaterali dovuti a reazioni immunitarie)
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• Insuline biosintetiche umane
• “Analoghi” migliorati: stabilizzati, più rapidi
Come convincere il batterio a
produrre insulina per noi?
…dandogli il gene
per l’insulina (“le
istruzioni”)
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Il DNA è uguale per tutti…
……e il codice genetico è universale!
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Taglia e cuci…..
Enzimi di restrizione
DNA ligasi
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24
Purificazione per
cromatografia
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Ormone della
crescita
• Nanismo ipofisarico o nanismo armonico
• Purificato da ipofisi di
cadaveri (quello animale
non funziona), ma:
Creutzfeld-Jacob
• 1957-1976: 17 casi in UK
“Las meninas” Velazquez
• 1985 Æ ormone ricombinante
Vaccino per combattere l’epatite
• Scoperta vaccini: Edward Jenner e il
vaiolo
• L.Pasteur vaccini attenuati (rabbia)
• Attenuati/morti: rischi
• OMS: scomparso il vaiolo
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Vaccino per combattere l’epatite
• Engerix B
• Twinrix (A+B)
• Usare il DNA…
Eritropoietina (EPO)
• È un ormone, una proteina (193 aa)
fabbricata dal rene, che stimola la produzione
di globuli rossi da parte del midollo osseo
(trasporto di O2 nel sangue)
• Cura delle anemie
• Doping: aumenta il rendimento fisico
• Pericolo di trombosi e leucemie
• Ricombinante, di seconda e terza
generazione
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Non solo batteri…
Colture cellulari
eucariotiche
Mucche transgeniche
che producono
insulina umana nel
latte…
Piante che producono
farmaci ricombinanti
(“Nutraceuticals”)
TOPOLINO
8 Maggio 1994
28
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Grazie al “gene gun”….
…i paperi si ritrovano dentro la cellula
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1. Nucleolus
2. Nucleus
3. Ribosome
4. Vesicle
5. Rough endoplasmic
reticulum
6. Golgi apparatus
7. Cytoskeleton
8. Smooth endoplasmic
reticulum
9. Mitochondrion
10. Vacuole
11. Cytoplasm
12. Lysosome
13. Centriole
…arrivano nel nucleo…
31
…ed inseriscono
i geni di loro interesse!
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Il risvolto economico delle biotecnologie…
…e le quotazioni in borsa
Un batterio
ingegnerizzato
quotato in
borsa…
…ma è solo
un bluff
1989
33
Al supermercato…
• Gli enzimi nei detersivi…
- vantaggi: Accelerano la reazione…quindi la
pulizia…a basse temperature
Proteasi, lipasi, amilasi, prodotte con batteri
ricombinanti
(proteasi e lipasi anche nel liquido per la pulizia
delle lenti a contatto)
Al ristorante…
• Il formaggio
• Gli uomini primitivi trovandosi nella necessità di
conservare il più a lungo possibile il latte cominciarono a
produrre il formaggio: per caso o per osservazione dei
visceri di animali macellati scoprirono che lo stomaco dei
vitelli e delle giovani capre cagliava il latte. Solo molte
centinaia di anni dopo si comprese che il caglio altro non
era se non un enzima
• Fermentazione della cagliata (coagulazione del latte per
azione del caglio enzimi=chimosina che scinde la
caseina, proteina del latte, e la rende insolubile)
• prima da stomaco di animali, poi E. coli
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In tribunale...
In tribunale…ed in
TV!
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ELETTROFORESI SU GEL
•Permette la separazione di acidi nucleici in funzione delle loro
dimensioni, della carica e della forma
•E’ una tecnica fondamentale per:
l’analisi (elettroforesi analitica)
la purificazione degli acidi nucleici (elettroforesi preparativa)
Visualizzazione
Luce chiara
Luce UV
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Polymerase Chain Reaction (PCR)
GENE
OLIGO UP
5’
3’
3’
5’
OLIGO DOWN
…una MACCHINA che alterna temperature diverse per
parecchi cicli
95°C
72°C
Polymerase Chain Reaction
50°
C
30-40 cycles
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dsDNA
I° ciclo …
DENATURAZIONE
ANNEALING
SINTESI
dsDNA
DENATURAZIONE
..II° cicle
ANNEALING
SINTESIS
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…dopo molti cicli
(2n-2n)x
n= cycles number
x=starting template DNA
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DNA da cellule del sangue del dinosauro
nello stomaco della zanzara preistorica
nell’ambra… amplificato per PCR,
aggiustato con “toppe” di DNA di rospo,
messo in ovociti enucleati di rettile….
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• Il destino è nei geni?
• Un gene-una malattia
• Malattie multifattoriali
• Geni ed ambiente
• DIAGNOSI GENETICA
• DIAGNOSI PRENATALE
(Amniocentesi: il DNA del feto)
Fenilchetonuria
Malattia provocata dalla mutazione di un gene e
quindi dalla mancanza di un enzima:
fenilalanina idrossilasi (PAH)
Serve a trasformare l’amminoacido fenilalanina in
tirosina: accumulo di fenilalanina provoca ritardo
mentale
Diagnosi:
Prevenzione della malattia con dieta
povera di fenilalanina
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Progetti Genoma (Umano e altri)
Genomi sequenziati
Completati
In corso
Eucarioti
23
437
Procarioti
667
958
In seguito a una forte evoluzione concettuale e tecnologica durante gli
ultimi anni, le scienze biomolecolari sono oggi in grado di produrre un
monitoraggio globale delle macromolecole e della rete delle loro
interazioni nei sistemi biologici.
Genomics / Transcriptomics
Proteomics / Metabolomics
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Verso la nuova biologia
Biologia computazionale
Progetti Genoma (Umano e altri)
• Terapie personalizzate, in base ai propri
geni (come l’individuo risponderà ai
farmaci)
• Rischio per la privacy e per la libertà
individuale?
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GATTACA
1997
Parlare di biologia molecolare
• Un gioco al museo di scienze naturali
con Telethon per capire le malattie
genetiche (6-7 giugno 2009)
• Bioweek (autunno 2009) al museo
– Comunicazione
– Salute
– Ambiente
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Progetto Didattico Nuove Biologie e Genomi
Laboratorio di DNA PROFILING
Alla scoperta del colpevole con l’uso del DNA e della
tecnica di elettroforesi.
Laboratorio di MICROBI E BIOTECNOLOGIE II
Come produrre batteri fluorescenti con le tecnologie del
DNA ricombinante.
Laboratorio di MICROBI E BIOTECNOLOGIE I
Visualizzare le proteine nella saliva, misurarne l’attività enzimatica
e visualizzare i batteri che sono in noi.
In collaborazione con CIBIO – Centre for Integrative Biology
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