(alla fine segue testo in Italiano)
Susan Hochfield was President of MIT, the temple of science and technology
after being dean of the Harvard School of Sciences.
She is therefore a scientist with an excellent academic position.
He wrote this book which appeared in the USA in 2019 (and which unfortunately has not yet been translated in Italian) with the main purpose of making it clear that the future has already begun in the sense that the science and technology has made such impressive advances that it has become a reality only a short time ago considered science fiction.
He supports this thesis in a captivating way by recounting the discoveries and their technical applications of some eminent scientists, which he has known over time.
The reader is repeatedly invited by the author to keep in mind precisely the relationship between discovery which can be found in the field of pure science and not only its practical application
because all the discoveries he speaks of have resulted in technological applications greatly
useful to humanity, but also because their authors have even founded start-ups that produce and
market the device that they managed to put together by applying the new knowledge acquired, with that discovery.
It is no coincidence that MIT is based precisely on the philosophy of developing knowledge and research favoring those that can have an outlet in technology.
However, despite this typically American pragmatic and practical approach, the author deplores
strongly the reduction in research spending by the current American administration ,
remembering that despite being the American scientific world founded entirely on collaboration
public-private, without the decisive contribution of public spending, research and above all pure research could not live.
We then come to the illustrated characters starting with
Materials Scientist Angela Belcher , Professor of Bioengineering and Materials Science at the
James Institute of Technology of MIT Cambrige Massachusset.
Her Wikipedia entry tells us that she is known for “viral assembly of nanotechnology ",
“With expertise in organic - inorganic interfaces”, adds his curriculum vitae on the MIT website and from here comes the enormous interest in this character.
Readers who have had the good fortune to read Noha Harari's books, which I have previously
reviewed on this blog they know well that to get to what he calls in no uncertain terms
Homo Deus must also go through these shocking technologies that in part already
they exist and that they consist, Harari says, in the overcoming of biology, in the sense that the
bioengineering is essentially in itself the overcoming of biology by mixing organic with inorganic.
Can biology build a more functional battery?
Thus Susan Hockfield entitles the chapter of this book dedicated to Angela Belcher.
What was this scientist's dream?
He wanted to engineer viruses so that he could use them to assemble electronic circuits in order to
make the batteries charge faster.
Hockfield tells us that that dream was born from the observation of abalones, marine molluscs
similar to mussels, common in California.
Looking at the shell of those molluscs, Belcher wondered: if the DNA of the abalones contains
in itself the code for making proteins collect inorganic elements from the sea that they can so efficiently create their shield, why never could we to engineer the DNA of other organisms to collect other inorganic elements by assembling them for do other jobs?
For example to build more efficient batteries?
The shield of abalones is composed of calcium carbonate crystals held together by a minimum quantity of mortar made with specific proteins.
Why not use adapted viruses to make them collect the material needed to build electrodes of
more efficient battery as well as lithium-based cells for batteries?
Hockfield points out that the monster ancestors invented the energy economy when
they learned to control fire using it on demand 50,000 years ago.
An average American today consumes roughly 13,000 kWh of electricity per year while an inhabitant of Bangladesh consumes 300.
These figures make it clear that it is not possible to delude the inhabitants of the developing world of being able to acquire the same standard of living as the developed world because the planet has no resources sufficient, scholars say that three Earths would be needed to do so, not just one.
Unless the astounding progress of science and technology cannot solve the problem
but certainly not in the short term.
To avoid the release of carbon with the devastating consequences it has on climate change
we understood that we must quickly move away from using non-renewable fossil fuels
to non-polluting sources such as solar, wind, etc. and we have implemented efficient methods
to produce clean energy, but we are not yet able to store the energy produced for be able to use it at a later time, in adequate quantities.
To explain Belcher's discovery, Hockfield briefly explains how it is possible
technically that a virus that is an organic organism can be used to build an inorganic device.
To this end, Hockfield explains that viruses, unlike most living organisms, they lack most of the standard components for life.
They have no walls covering the cell, they have no nuclei or other internal structures that are in
the other living organisms and instead consist of nothing more than a protein capsule that contains a tape of DNA or RNA, because they depend completely to survive and propagate from the host organism that they have gone to infest as parasites.
Nucleic acids (DNA or RNA) give them two functions: to make an exact replica of themselves and
preside over the assembly of proteins, which are the building blocks of every living organism.
The extreme simplicity of the virus structure has allowed us to study the composition and the
DNA sequence and thus have become particularly useful as a laboratory tool.
Working on them, we learned the rudiments of bioengineering.
They have become the best tool for moving DNA and RNA from one cell to another.
Belcher has identified a type of virus M13 bacteriophage with an ideal conformation for
exert tremendous power of gathering items that can be used for build a super efficient battery using carbon nanotubes.
On this basis it was able to assemble using the M13 virus cells in the shape of a coin in size
dwarf joined together recalling the design of the Voltaic pile as an ancestor.
The second scientist Hockfield tells us about is Peter Agre, an American molecular biologist,
2003 Nobel Prize in Chemistry.
Water clarifies the Hockfield is an essential commodity for humanity.
Our body is made up of 50% water.
Our planet certainly does not lack water, but it is mostly salt water, the water we need
to us it represents only 5% of the total and however most of it is stored in the caps
polar in the form of ice, the usable amount available to us is reduced to 1% of the total.
Procuring water for an expanding world population is therefore a major geopolitical problem.
In part it can be obtained by recycling the one already used through distillation and filtration, but the process is expensive and requires energy use.
Prof Agre made a fundamental discovery when he found the answer to one of the problems
science still couldn't decipher: how does water get through the cell membrane for be absorbed?
Agre discovered the channel through which water is absorbed at the cellular level.
This channel is a protein he calls aquaporin which is present in every organism
on earth.
We can see proteins as mini machines each with the task of carrying out a specific one work for a cell or a tissue.
The aquaporin works, says Hockfield, like a parking gate that only lets through
cars identified by a specific transponder.
It lets water through but blocks the entry of salt, acids and other molecules.
Proteins can be seen as ribbons of embedded granules (molecules called amino acids)
together in a very precise order.
Some amino acids attract others repel others.
These forces of attraction or repulsion cause the amino acid string to have one
specific shape and it is this shape that allows a protein to develop particular functions
how to conduct material by passing it through the cell membrane.
So some proteins do pass sodium, others chloride, others Agre has been shown do pass
water and are the aquaporins.
This is the discovery in the field of pure research, until when
Morten Østergaard Jensen was doing his PhD at the University of Illinois studying functions
of the aquaporin, he wondered: it would not be possible to use aquaporins to purify the water above
outside living organisms?
That is, it would not be possible to use aquaporins to build filters based on them
incorporating those proteins into a membrane to make a kind of sieve, sieve?
Morten Ostegard Jensen persuaded his entrepreneur friend Peter Holme Jensen to study
possible practical applications of his intuition and together the two gave life to Acquaporin A / S
a company based in Denmark and put at the helm of the same Claus Helix Nielsen
Professor of Environmental Engineering.
Hockfield says she visited that company and was shown the filter they designed and produced
from the same that was already in the practical test phase installed in some private homes in
China.
Using proteins to develop the most varied technologies is now a practice for example in bio
pharmaceutical.
We are used to thinking of medicines as first principles produced by synthesizing chemicals.
But today medicines can be produced by manipulating biological elements such as some substances used to combat autoimmune diseases such as Humira and Enbrel, to use trade names.
Or medicines based on specific proteins such as insulin or growth hormone.
The third character Hockfield tells us about is Sangeeta Bhatia, also from the
Mit specializes in the study of nanoengineering applied to molecular biology.
Hockfield illustrates the work of this scientist to develop tools to perform
cancer diagnoses much earlier than currently available.
Cancer that consists of cell replication gone out of control has been countered with
different tools such as the detection of carcinogenic chemicals, radiation
potentially carcinogenic, smoke, asbestos.
Chemotherapy has been perfected, targeted surgery with less invasive interventions than in the past,
the use of effective and selective radiation.
But it has also been seen that given the extreme complexity of the mechanisms of cancer development, the weapon
at the moment the most effective is early diagnosis.
Sangeeta Bahtia studied a diagnosis system based on a urinalysis that would allow
to identify a cancerous mass twenty times smaller than those detected by other methods
using nanoengineering techniques.
Today the use of nanoparticles has now entered the industrial reality, for example they bring
silver nanoparticles in toothpastes to give them an anti bacterial power, nanoparticles are used
of zinc oxide and titanium in sun creams to have protection from the sun, are used
“black carbon” nanoparticles in the tire compound to increase their grip and theirs
duration.
Attempts are being made to experiment with the possibility of using nanoparticles by exploiting their size suitable for navigating through the blood system both to bring back images and to send
certain drugs directly on particular targets.
This system could have sensational developments.
Cancer cells in order to open up the space in the tissue that they attack to be able to install,
studied Bhatia, they use special enzymes that cut the proteins they encounter.
When these enzymes cut the bond between proteins, they leave fragments in circulation
small enough to pass through the kidney filter to end up in the urine.
Here, Bhatia focused on this possibility, of identifying those fragments of in the urine
tiny size but not so much that it cannot be individual.
Today the known techniques allow to identify a tumor with a diameter of one centimeter,
Bhatia believes that with his method it is possible to halve this dimension and this would lead
cancer treatment is far ahead.
It should be borne in mind that the laboratory has moved on to practice and Prof Bhatia has founded a company called Glympse Bio to develop a practical application.
The fourth character in the Hockfield review in this book is Hugh Herr engineer
biophysicist and climber reads his profile on Wikipedia.
Hockfield says of him that he has become one of the guiding lights in imagining future technologies that they can return people who have suffered amputations or paralysis to normal mobility.
Our movements take place following the transmission to the brain of our intent through
the nervous system.
Some of these operations depend on our specific impulse of which we are aware,
others are completely autonomous.
The nerve cells that activate the muscles are called motor neurons and extend into the
vertebral column.
Each motor neuron has a long gill called an axon so that the system can extend out of the spine making the connection with the muscles.
And so when a limb is lost, the connection is lost.
To remedy this Herr has programmed a computer to make sure that the prostate ankle has
built accurately repeat the movements of a biological ankle.
The prostheses that replace the limbs give stability, but the wearer has to make a great effort to
return them to the rest position for each new movement.
It is therefore necessary to connect the nervous system to a prosthesis both to allow the wearer
to do the movement but also so that the wearer can be aware of that movement.
Hochfield says she visited the Ossur company in Iceland and a knee factory
artificial.
A computer completely mimics the behavior of a biological knee, that is, it mimics the
work the knee would have to do if there was a connection to the nervous system.
These are realities that already exist, but the next step will be to re-establish contact between artificial limb and nervous system.
Ossur has further improved its prostheses by exploiting the functioning elements that they are
left after an amputation through the implantation of "myoelectric" sensors that can
check the extension or flexion of a limb.
Sensors inserted into the muscle send signals to a receiver located in a cavity of the prosthesis.
The receiver then relays the information to a computerized motor present in the prosthetic limb
to extend or flex the same.
How can you go further on your own commanding the movement of using artificial limbs
simply our thinking as we normally do is the task that the Wyss has set itself
Center For Bio And Neuroengeneering in Geneva, where they developed an interface
computerization of the cerebral cortex that records brain activity and reports it to a computer
who uses this information to guide movements.
A path has therefore opened that will have formidable developments.
And we have arrived at the last chapter of the book that talks about the most developed and refined technologies for increase food production for the benefit of a seriously expanding world population.
In this regard, the author talks about her visit to the Danforth Plant Science Center located in St.
Louis.
It is a state-of-the-art facility where scientists collect an immense amount of data
related to the genetic characteristics and phenotype of each type of plant to arrive at a map
that allows you to use that data to dramatically increase the growth chances of
each, engineering the cultivation.
The author is not aware of anything other than carrying out the work that we have today with the means we have today our forefathers had begun there in the famous fertile crescent of the Middle East at the dawn of time observing, selecting and propagating the most propitious qualities of plants then known.
With the means they had they also did genetic engineering even though they didn't know anything about genetics, as in genetics, that Abbot Mendel who had done in the mid-nineteenth century did not even have the basis the most sensational discovery on the subject highlighting the mathematical rules that were at the base of the acquisition of the fundamental characteristics of the successive generations of each related plant to those of those who generated them.
After the discovery of DNA in the 1950s, which in fact founded genetics, we have now acquired
the ability to engineer the genetic characteristics of plants in order to improve
their nutritional qualities, regulate their need for water and decrease the likelihood that they will
acquire diseases.
In the US, most of the most common plant species from corn to soy to cotton are
genetically modified for years and their resistance to parasites and diseases has increased in
formidable way.
With these tools it is also possible to intervene in the most common cultures in developing countries
development to produce for example plants with adequate amounts of vitamin A whose deficiency
it causes the death of a large number of children every year.
Recurrent famines due to water shortage can be countered.
You can modify cassava, which is the staple food of an immense number of people in the way
to automatically cure their congenital anemia without having to administer them
drugs, just enter the necessary amounts of iron and zinc in the cassava.
Thomas Malthus in 1798 had predicted that humanity started to increase in number in such a way
reckless would have come to limit itself drastically through wars, famines and plagues.
Malthus had not foreseen that science would make such extraordinary progress that it could
increase the quantity and quality of food to feed in a way that was previously considered impossible
humanity.
We are therefore headed for a future that is anything but bleak, provided that Hockfield observes the states that are the scientific research engine through public spending understand that this level of spending it must remain tall and in any case higher even a lot than it is today in the USA.
The countries to be imitated on this level are China, which dedicates more than 2% of GDP to research and development South Korea and Israel which even reach 4% and Japan 3%.
According to the author, another fundamental parameter to guarantee a strong scientific development is that the country is open to immigration and she mentions in this regard the amazing fact that among the owners of the 500 largest American companies according to Fobes, half is made up of individuals who are second or third generation Americans, but their families are all immigrants.
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The Age of Living Machines
How Biology Will Build the Next Technology Revolution
by Susan Hochfield
Recensione
Susan Hochfield è stata Presidente del MIT , tempio della scienza e della tecnologia, dopo essere stata decano della Scuola di Scienze di Harvard.
E’ quindi una scienziata con una posizione accademica di livello eccelso.
Ha scritto questo libro che è apparso negli Usa nel 2019 (e che purtroppo non risulta ancora tradotto in italiano) con lo scopo principale di fare capire che il futuro è già cominciato nel senso che la scienza e la tecnologia ha fatto progressi talmente impressionanti da fare diventare realtà quella che solo poco tempo fa si riteneva fantascienza.
Sostiene questa sua tesi in modo accattivante raccontando le scoperte e le relative applicazioni tecniche di alcuni eminenti scienziati, che ha conosciuto nel tempo.
Il lettore è più volte invitato dall’autrice a tenere bene a mente proprio la relazione fra scoperta scientifica che può trovarsi nel campo della scienza pura e sua la applicazione pratica non solo perché tutte le scoperte delle quali ci parla sono sfociate in applicazioni tecnologiche grandemente utili all’umanità, ma anche perché addirittura i loro autori hanno fondato start up che producono e commercializzano sul mercato il dispositivo che sono riusciti a mettere insieme, applicando le nuove conoscenze acquisite, con quella scoperta.
Non a caso il MIT è fondato proprio sulla filosofia di sviluppare conoscenze e ricerche privilegiando quelle che possano avere uno sbocco nella tecnologia.
Però non ostante questo approccio pragmatico e pratico tipicamente americano, l’autrice deplora fortemente la riduzione della spesa per la ricerca operata dall’attuale amministrazione del suo paese, ricordando che pur essendo il mondo scientifico americano fondato tutta sulla collaborazione pubblico-privato, senza l’apporto decisivo della spesa pubblica la ricerca e sopratutto la ricerca pura non potrebbe vivere.
Veniamo quindi ai personaggi illustrati a cominciare da
Angela Belcher scenziata dei materiali,professore di bioingegneria e scienza dei materiali presso il James Institute of Tecnology del MIT Cambrige Massachusset.
La voce a lei relativa di Wikipedia ci dice che è personaggio noto per “viral assembly of nanotechnology”,
“with expertise in organic – inorganic interfaces”, aggiunge il suo curriculum sul sito del Mit e da qui viene l’enorme interesse per questo personaggio.
I lettori che hanno avuto la ventura di leggere i libri di Noha Harari, che ho precedentemente recensito su questo blog sanno bene che per arrivare a quello che lui chiama senza mezzi termini l’Uomo Dio occorre passare anche attraverso a queste sconvolgenti tecnologie che in parte già esistono e che consistono ,Harari dice, nel superamento della biologia, nel senso che la bioingegneria è sostanzialmente di per sé il superamento della biologia mescolando organico con inorganico.
Può la biologia costruire una batteria più funzionale?
Così Susan Hockfield intitola il capitolo di questo libro dedicato a Angela Belcher.
Quale era il sogno di questa scienziata?
Voleva ingegnerizzare i virus in modo da poterli usare per assemblare circuiti elettronici in modo da far caricare le batteria in modo più veloce.
La Hockfield ci dice che quel sogno nacque dall’osservazione degli abaloni, molluschi marini simile alle cozze, comuni in California.
Osservando la conchiglia di quei molluschi la Belcher si chiese : se il DNA degli abaloni contiene in sé il codice per fare in modo che le proteine si mettano a raccogliere dal mare elementi inorganici che possano in modo così efficiente creare il loro scudo, perché mai noi non potremmo ingegnerizzare il DNA di altri organismi per raccogliere altri elementi inorganici assemblandoli per fare altri lavori ?
Per esempio per costruire batterie più efficienti?
Lo scudi degli abaloni è composto da cristalli di carbonato di calcio tenuti insieme da una minima quantità di malta fatta con specifiche proteine.
Perchè non usare virus adattati per far loro raccogliere il materiale necessario a costruire elettrodi di batteria più efficienti così come celle a base di litio per batterie ?
La Hockfield fa presente che i mostri antenati inventarono l’economia dell’energia quando impararono a controllare il fuoco usandolo a domanda 50.000 anni fa.
Un americano medio consuma oggi in media 13.000 kwh di elettricità all’anno mentre un abitante del Bangladesh ne consuma 300.
Queste cifre fanno capire che non è possibile illudere gli abitanti del mondo in via di sviluppo di potere acquisire il medesimo tenore di vita del mondo sviluppato perché il pianeta non ha risorse sufficienti ,gli studiosi dicono che per farlo occorrerebbero tre Terre non una sola.
Salvo che il progresso strabiliante della scienza e della tecnologia non possa risolvere il problema ma certo non a breve termine.
Per evitare il rilascio di carbonio con le devastanti conseguenze che ha sul cambiamento climatico abbiamo capito che dobbiamo velocemente passare dall’uso di combustibili fossili non rinnovabili a fonti non inquinanti come il solare, l’eolico eccetera e abbiamo messo in campo metodi efficienti per produrre energia pulita, ma non siamo ancora capaci di immagazzinare l’energia prodotta per poterla usare in un tempo successivo, in quantità adeguate.
Per spiegare la scoperta della Belcher la Hockfield spiega brevemente come sia possibile tecnicamente che un virus che è un organismo organica possa venire impiegato per costruire un congegno inorganico.
A tal fine, la Hockfield spiega che i virus , diversamente dalla maggior parte degli organismi viventi, mancano di della gran parte dei componenti standard per la vita.
Non hanno muri che ricoprano la cellula non hanno nuclei né altre strutture interne che possiedono gli altri organismi viventi e invece consistono in niente di più di una capsula di proteina che contiene un nastro diDNA o RNA, perché per sopravvivere e propagarsi dipendono completamente dall’organismo ospite che sono andati a infestare come parassiti.
Gli acidi nucleici (DNA o RNA) danno loro due funzioni : fare una esatta replica di loro stessi e presiedere all’assemblaggio delle proteine, che sono i mattoni costitutivi di ogni organismo vivente.
L’estrema semplicità della struttura dei virus ci ha consentito di studiare la composizione e la sequenza del DNA e quindi sono diventati particolarmente utili come strumento da laboratorio.
Lavorando su di loro abbiamo imparato i rudimenti della bioingegneria.
Sono diventati il migliore strumento per spostare DNA e RNA da una cellula all’altra.
La Belcher ha individuato un tipo di virus l’ M13 batteriofago con una conformazione ideale per esercitare una straordinaria potenza di raccolta di elementi che possono essere utilizzati per costruire una batteria super efficiente usando nanotubi di carbonio.
Su questa base è riuscita ad assemblare usando il virus M13 celle a forma di moneta in dimensione nano unite insieme richiamando come antenato il disegno della pila di Volta.
Il secondo scienziato del quale ci parla la Hockfield è Peter Agre, biologo molecolare statunitense, premio Nobel per la chimica del 2003.
L’acqua chiarisce la Hockfield è un bene essenziale per l’umanità.
Il nostro corpo è composto per il 50% di acqua.
Il nostro pianeta non manca certo di acqua, ma si tratta per lo più di acqua salata, l’acqua che serve a noi rappresenta solo il 5% del totale e però la maggior parte la troviamo stoccata nelle calotte polari sotto forma di ghiaccio, la quantità usabile a nostra disposizione si riduce all’1% del totale.
Procurarsi acqua per una popolazione mondiale in espansione è quindi uno dei principali problemi geopolitici.
In parte ce la si può procurare riciclando quella già usata tramite distillazione e filtrazione, ma il processo è costoso e richiede uso di energia.
Il prof Agre ha fatto una scoperta fondamentale quando ha trovato la risposta a uno de problemi che la scienza non riusciva ancora a decifrare : come fa l’acqua a superare la membrana delle cellule per essere assorbita?
Agre ha scoperto il canale attraverso il quale l’acqua viene assorbita a livello cellulare.
Questo canale è una proteina da lui chiamata acquaporina che risulta presente in ogni organismo sulla terra.
Le proteine possiamo vederle come mini macchine ognuna col compito di svolgere uno specifico lavoro per una cellula o un tessuto.
L’acquaporina funziona dice la Hockfield come il cancello di un parcheggio che lascia passare solo le auto identificate da uno specifico transponder.
Lascia passare l’acqua ma blocca l’ingresso a sale acidi e altre molecole.
Le proteine possono essere viste come nastri di granuli (molecole denominate amminoacidi) inseriti insieme in un ordine molto preciso.
Alcuni amminoacidi attraggono altri respingono gli altri.
Queste forze di attrazione o di repulsione fanno si che la stringa degli amminoacidi abbia una specifica forma ed è questa forma che permette a una proteina di sviluppare particolari funzioni come condurre materiale facendogli passare la membrana cellulare.
Così alcune proteine fanno passare sodio, altre cloruro, altre Agre ha dimostrato fanno passare acqua e sono le acquaporine.
Questa la scoperta nel campo della ricerca pura, fino a quando
Morten Østergaard Jensen
che stava facendo il suo dottorato di ricerca presso l’Università dell’Illinois studiando le funzioni dell’acquaporina si chiese : non sarebbe possibile usare le acquaporine per purificare l’ acqua al di fuori degli organismi viventi?
Cioè non sarebbe possibile usare le acquaporine per costruire dei filtri basati su di loro incorporando quelle proteine in una membrana per creare una specie di colino, di setaccio?
Morten Ostegard Jensen convinse un suo amico imprenditore Peter Holme Jensen a studiare le possibili applicazioni pratiche della sua intuizione e insieme i due diedero vita alla Acquaporin A/S una società con base in Danimarca e misero alla guida della medesima Claus Helix Nielsen Professore di Ingegneria Ambientale.
La Hockfield dice che ha visitato quella società e che le è stato mostrato il filtro ideato e prodotto dalla medesima che si trovava già in fase di test pratico installato in alcune abitazioni private in Cina.
Usare proteine per sviluppare le tecnologie più varie è ormai una prassi per esempio nella bio farmaceutica.
Siamo abituati a pensare ai medicinali come a principi primi prodotti sintetizzando prodotti chimici.
Ma oggi si possono produrre medicinali manipolando elementi biologici come alcune sostanze usate per contrastare malattie autoimmuni ad esempio l’ Humira e l’ Enbrel, per usre i nomi commerciali.
Oppure medicinali basati su proteine specifiche come l’insulina o l’ormone della crescita.
Il terzo personaggio del quale ci parla la Hockfield è Sangeeta Bhatia, anche lei proveniente dal Mit e specializzata nello studio della nanoingegneria applicata alla biologia molecolare.
La Hockfield illustra l’attività di questa scienziata diretta a elaborare strumenti per effettuare diagnosi del cancro molto più precoci di quelle attualmente disponibili.
Il cancro che consiste nella replicazione cellulare andata fuori controllo, è stato contrastato con strumenti diversi come l’individuazione di sostanze chimiche cancerogene, radiazioni potenzialmente cancerogene, fumo, amianto.
Si è perfezionata la chemioterapia, la chirurgia mirata con interventi meno invasivi del passato, l’uso di radiazioni efficaci e selettive.
Ma si anche visto che stante la estrema complessità dei meccanismi di sviluppo del cancro , l’arma al momento più efficace risulta essere la diagnosi precoce.
Sangeeta Bahtia ha studiato un sistema di diagnosi basato su un esame delle urine che consentirebbe di individuare una massa cancerosa venti volte più piccola di quelle individuate con altri metodi usando tecniche di nanoingegneria.
Oggi l’uso di nanoparticelle è ormai entrato nella realtà industriale, per esempio si mettono nanoparticelle di argento nei dentifrici per dare loro un potere anti batterico, si usano nanoparticelle di ossido di zinco e di titanio nelle creme solari per avere protezione dal sole, si usano nanoparticelle di “carbon nero” nella mescola dei pneumatici per aumentare la loro presa e la loro durata.
Si sta tentando di sperimentare la possibilità di usare nanoparticelle sfruttando la loro dimensione adatta a navigare per il sistema sanguigno sia per riportare immagini, sia per fare pervenire determinati farmaci direttamente su particolari bersagli.
Questo sistema potrebbe avere sviluppi clamorosi.
Le cellule cancerogene al fine di aprirsi lo spazio nel tessuto che assalgono per potervisi installare,
ha studiato la Bhatia, usano speciali enzimi che tagliano le proteine che incontrano.
Quando questi enzini tagliano il legame fra le proteine,lasciano in circolazione dei frammenti abbastanza piccoli da passare attraverso il filtro di reni per finire nelle urine.
Ecco, la Bhatia si è concentrata su questa possibilità, di individuare nelle urine quei frammenti di dimensione minuscola ma non tanto da non poter essere individuali.
Oggi le tecniche conosciute consentono di individuare un tumore del diametro di un centimetro, Bhatia ritiene che col suo metodo sia possibile dimezzare questa dimensione e questo porterebbe molto avanti la cura del cancro.
Si tenga presente che dal laboratorio si è passati alla pratica e la prof Bhatia ha fondato una società denominata Glympse Bio per sviluppare una applicazione pratica.
Il quarto personaggio nella rassegna della Hockfield in questo libro è Hugh Herr ingegnere biofisico e scalatore recita il suo profilo su Wikipedia.
La Hockfield dice di lui che è diventato una delle luci guida nell’immaginare future tecnologie che possano fare tornare le persone che hanno subito amputazioni o paralisi alla normale mobilità.
I nostri movimenti avvengono a seguito della trasmissione al cervello di un nostro intento attraverso il sistema nervoso.
Alcune di queste operazioni dipendono da un nostro specifico impulso del quale siamo consapevoli, altre sono invece completamente autonome.
Le cellule nervose che attivano i muscoli sono chiamate neuroni motori e si estendono nella colonna vertebrale.
Ogni neurone motorio ha una lunga branchia denominata assone in modo che il sistema possa estendersi fuori dalla colonna vertebrale operando la connessione con i muscoli.
E quindi quando un arto è perduto salta la connessione.
Per rimediarvi Herr ha programmato un computer per fare in modo che la caviglia prostatica che ha costruito ripeta esattamente i movimenti di una caviglia biologica.
Le protesi che sostituiscono gli arti danno stabilità, ma chi li porta deve fare un grande sforzo per riportarli in posizione di riposo per ogni nuovo movimento.
Occorre quindi arrivare a connettere il sistema nervoso a una protesi sia per consentire a chi la porta di fare il movimento ma anche perché il portatore possa essere consapevole di quel movimento.
La Hochfield racconta di avere visitato la società Ossur che si trova in Islanda e fabbrica ginocchi artificiali.
Un computer imita completamente il comportamento di un ginocchio biologico, cioè imita il lavoro che dovrebbe fare il ginocchio se ci fosse una connessione col sistema nervoso.
Queste sono realtà già esistenti, ma il passo futuro sarà ristabilire il contatto fra arto artificiale e sistema nervoso.
Ossur ha ulteriormente migliorato le proprie protesi sfruttando gli elementi funzionanti che sono rimasti dopo un amputazione attraverso l’impianto di sensori “myoelettrici” che possano controllare l’estensione o la flessione di un arto.
I sensori inseriti nel muscolo mandano segnali a un ricevitore localizzato in una cavità della protesi.
Il ricevitore quindi rilancia l’informazione a un motore computerizzato presente nell’arto protesico per estendere o flettere il medesimo.
Come si può andare oltre per proprio comandare il movimento di arti artificiali usando semplicemente il nostro pensiero come facciamo normalmente è il compito che si è posto il Wyss Center For Bio And Neuroengeneering di Ginevra, dove hanno messo a punto una interfaccia computerizzata della corteccia cerebrale che registra l’attività del cervello e la riporta a un computer che usa queste informazione per guidare i movimenti.
Si è aperta quindi una via che avrà formidabili sviluppi.
E siamo arrivati all’ultimo capitolo del libro che parla delle più sviluppate e raffinate tecnologie per aumentare la produzione di alimenti a beneficio di una popolazione mondiale in seria espansione.
A questo proposito l’autrice parla di una sua visita al Danforth Plant Science Center situato a St. Louis.
Si tratta di un impianto d’avanguardia dove gli scienziati raccolgono una immensa quantità di dati relativi alle caratteristiche genetiche ed al fenotipo di ogni tipo di pianta per arrivare a una mappa che consenta di usare quei dati per aumentare in modo impressionante le possibilità di crescita di ciascuna, ingegnerizzando la coltivazione.
Non si fa altro nota l’autrice che portare avanti coi mezzi che abbiamo noi oggi il lavoro che avevano iniziato i nostri progenitori laggiù nella famosa mezzaluna fertile del Medio Oriente all’alba dei tempi osservando, selezionando e propagando le qualità più propizie delle piante allora conosciute.
Coi mezzi che avevano facevano anche loro ingegneria genetica pur non sapendo nulla di genetica, come di genetica non aveva nemmeno le basi quell’abate Mendel che a metà ottocento aveva fatto la scoperta più sensazionale in materia mettendo in luce le regole matematiche che stavano alla base dell’acquisizione dei caratteri fondamentali delle generazioni successive di ogni pianta in relazione a quelli di quelle che le generavano.
Dopo la scoperta del DNA negli anni 50, che ha di fatto fondato la genetica abbiamo oggi acquisito la capacità di ingegnerizzare appunto le caratteristiche genetiche delle piante in modo da migliorare le loro qualità nutrizionali, regolare il loro bisogno di acqua e diminuire la probabilità che si acquisiscano malattie.
Negli Usa la maggioranza delle specie più comuni di vegetali dal mais alla soia al cotone sono geneticamente modificati da anni e la loro resistenza ai parassiti ed alle malattie è aumentata in modo formidabile.
Con questi strumenti è inoltre possibile intervenire nelle culture più comuni nei paesi in via di sviluppo per produrre ad esempio piante con inserite quantità adeguate di vitamina A la cui carenza causa la morte di un numero elevato di bambini tutti gli anni.
Si può contrastare le ricorrenti carestie dovute a carenza di acqua.
Si può modificare la cassava, che è l’alimento base di un numero immenso di persone nel modo in modo da curare automaticamente la loro anemia congenita senza bisogno di somministrare loro farmaci , basta inserire le necessarie quantità di ferro e zinco nella cassava.
Thomas Malthus nel 1798 aveva predetto che l’umanità avviata ad aumentare di numero in modo scriteriato sarebbe arrivata ad autolimitarsi in modo drastico attraverso guerre, carestie e pestilenze.
Malthus non aveva previsto che la scienza avrebbe fatto progressi talmente straordinari da poter incrementare in modo prima giudicato impossibile la quantità e la qualità di cibo per sfamare l’umanità.
Siamo quindi avviati a un futuro tutt’altro che cupo, purché osserva la Hockfield gli stati che sono il motore della ricerca scientifica attraverso la spesa pubblica capiscano che questo livello di spesa deva rimanere alto e comunque più alto anche parecchio di quanto è oggi negli Usa.
I Paesi da imitare su questo piano sono la Cina che dedica a ricerca e sviluppo più il 2% del Pil, la Korea del Sud e Israele che arrivano addirittura al 4% ed il Giappone al 3%.
Secondo l’autrice un altro parametro fondamentale per garantire un forte sviluppo scientifico e tecnologico è che il paese sia aperto all’immigrazione e cita in proposito il fatto strabiliante che i fra i titolari delle 500 maggiori società americane secondo Fobes la metà è costituita da persone che sono americani di seconda o terza generazione ,ma le loro famiglie sono tutte di immigrati.
