13_12_fascettaIn quanto “studio della diffusione delle malattie nelle popolazioni”, è abbastanza naturale che l’epidemiologia sia stata da sempre collegata alla geografia.

Come abbiamo rimarcato fin dal numero di gennaio 2004, lo sviluppo dell’epidemiologia è stato infatti grandemente aiutato dalle carte geografiche, e in particolare dalle mappe tematiche (vedi i numeri di maggio e giugno 2007, e di maggio 2010). Nonostante l’apparenza, quelle che presentiamo in questo numero, tornando ancora una volta a parlare di epidemiologia, non sono però delle vere e proprie mappe: come nelle carte geografiche, i colori sono stati scelti arbitrariamente per isolare ed evidenziare delle regioni connesse, ma, anziché coprire territori di diversi chilometri, queste “mappe” descrivono aree di pochi millimetri quadrati. Si tratta infatti di rielaborazioni al computer di micrografieprese su ristrette regioni della superficie di una piastra di Petri.
Sulla piastra era stata fatta crescere una coltura monostrato di astrociti di topo, poi esposta uniformemente (ma non massivamente) all’azione patogena di particelle del virus della pseudorabbia (Herpesvirus suino 1) modificate geneticamente in modo da renderle capaci di trasferire nelle cellule infettate i geni del fluorocromo GFP (Green Fluorescent Protein). Le particelle virali sono state successivamente rimosse. L’infezione si è quindi propagata solo a partire da astrociti infetti.
È stato così possibile seguire in un ambiente altamente controllato il diffondersi di una vera epidemia (teniamo presente che, anche per epidemie nel regno vegetale, dove non si presenta il problema della motilità di infettati/infettivi, non è per niente facile tenere sotto controllo un numero di organismi anche lontanamente comparabile a quello delle decine di migliaia di cellule che si possono osservare in pochi millimetri quadrati di coltura).
Nella prima immagine sono distinte in falsi colori le aree di propagazione dell’infezione che sono risultate non connesse all’esame effettuato con un apposito algoritmo. Il computer ha potuto anche calcolare la dimensione frattale delle diverse aree, cioè il grado di frastagliatura del loro perimetro. Gli ingrandimenti nei riquadri sottostanti all’immagine mostrano che la stessa struttura tende a ripetersi su diverse scale, come accade con le linee di costa o i profili dei monti (la barra nelle immagini B, C e D misura sempre 100 μm). Le diverse tonalità di verde nella seconda immagine mostrano invece le fasi della crescita dell’infezione 15, 18, 21 e 24 ore dopo la prima “semina” (la barra misura 50 μm), a partire da una singola cellula infetta.
Come si può vedere dalla terza immagine (che risulta da una simulazione al computer), entrambe le immagini ricordano le strutture che si generano simulando probabilisticamente fenomeni di percolazione (come si chiama, in fisica e in geologia, il lento movimento di un fluido attraverso un materiale poroso, per esempio l’acqua piovana nel suolo o quella bollente in una cialda di caffè). Il modello della percolazione è quello più utilizzato per studiare il diffondersi delle epidemie in una foresta, ma è stato anche proposto per modellizzare l’espandersi dell’infezione causata da alcuni microrganismi patogeni, che infettano le cellule di un tessuto del corpo umano muovendosi loro stessi dall’una all’altra.

 

La diffusione di un’infezione da virus della pseudorabbia (PRV) ricombinante in una coltura monostrato di astrociti, e una sua interpretazione statistica. Le immagini sono tratte da Viral Epidemics in a Cell Culture: Novel High Resolution Data and Their Interpretation by a Percolation Theory Based Model pubblicato da Balázs Gönci, Valéria Németh, Emeric Balogh, Bálint Szabó, Ádám Dénes, et al. su PLoS ONE nel dicembre 2010.

2013-12-06T15:56:59+00:00domenica 1 dicembre 2013|Categories: cartoline dalla scienza|Tags: , , , , , , , |

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