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10 scoperte e invenzioni mediche e chimiche fatte in Giappone o da giapponesi

Nel campo delle invenzioni, il Giappone è ampiamente noto per le invenzioni che ha realizzato in campo tecnologico: vedi CD, DVD e Walkman, solo per citarne una minima parte. Invece, un settore in cui fuori dal mondo scientifico si parla poco, è quello medico/chimico. Questo non per la poca importanza delle scoperte, ma più che altro per la loro complessità, non alla portata del grande pubblico.

Si devono a ricercatori, biologi, ingegneri e medici giapponesi una buona parte delle invezioni e scoperte moderne in ambito medico, al pari di molte altre nazioni; spesso, però, soprattutto negli anni addietro, le scoperte giapponesi hanno svuto poco risalto in ambito internazionale per problemi legati alla lingua, alla politica o alla “capacità di immaginazione”.

In quest’articolo voglio presentarvi 10 invenzioni e scoperte in ambito medico e chimico fatte in Giappone, o comunque da giapponesi; in realtà, la lista sarebbe molto più lunga, ma non potrei trattare tutto in un articolo, per cui ho deciso di limitarne la selezione a 10.

Tra quelli esclusi, solo per citarne alcuni: l’umami (uno dei 5 gusti fondamentali), il farmaco contro la sifilide, la differite, il tetano, la moderna sierologia, la sonda per la colonscopia e molto altro.

 

Intervento in anestesia generale

Hanaoka Seishu
Raffigurazione di Hanaoka Seishū

L’anestesia generale è uno stato di coma indotto, caratterizzato dall’essere reversibile e temporaneo. E’ utilizzato principalmente in chirurgia, per far sì il paziente possa essere operato senza avere nessun tipo di dolore e senza essere cosciente di ciò che viene fatto durante l’intervento.

L’anestesia è una pratica ricercata e studiata fin dall’antichità; ci sono scritti che documentano tentativi già ai tempi dei Sumeri e dei Babilonesi, e di lì passando per tutti i grandi imperi e le culture del mondo. Bisogna, però, attendere una serie di scoperte mediche relativamente recenti per far sì che questa pratica venga riconosciuta sicura ed attendibile.

Il primo medico al mondo ad effettuare un intervento in anestesia generale documentato fu il chirurgo giapponese Hanaoka Seishū, che il 13 ottobre 1804 operò con successo una donna sessantenne al fine di rimuoverle un cancro al seno.

Hanaoka ideò lui stesso la formula della medicina usata come anestetizzante (partendo dagli studi del chirurgo cinese Hua Tuo), unendo le proprietà di 7-8 piante diverse che, dopo essere state polverizzate e bollite in acqua, se bevute causavano la perdita dei sensi e l’insensibilità al dolore per un periodo di 6-24 ore, a seconda del dosaggio; quest’anestetizzante fu chiamato tsūsensan o mafutsusan.

L’unico “intoppo” in questa scoperta rivoluzionaria fu il fatto nel 1804 il Giappone era nel periodo Sakoku, ovvero quel periodo di isolamento totale dal resto del mondo; questo fece sì che le scoperte di Hanaoka rimasero confinate in Giappone, mentre nel resto del mondo si svilupparono tecniche e medicine differenti, che divennero poi la vera base dell’attuale anestesia generale.

 

Vitamina B1

Umetaro Suzuki
Umetaro Suzuki

La vitamina B1, o tiamina, è stata la prima vitamina ad essere stata isolata ed è stato anche il primo micronutriente ad aver ricevuto l’identificativo di “vitamina”. Non può essere prodotto in autonomia dal corpo umano, per cui può essere assunto unicamente attraverso il cibo.

Questa vitamina è fondamentale per poter trasformare in energia ciò che mangiamo, e rientra nel processo metabolico dei carboidrati, di grassi e delle proteine. La sua carezza porta a svariati sintomi, come atrofia muscolare, dolori addominali, nervosismo, perdita della memoria, tachicardia, oltre a malattie degenerative del cervello e la “beriberi”.

Fu proprio la malattia chiamata beriberi, prima del 1900 molto comune nei paesi asiatici, che portò nel 1884 un generale della marina giapponese, Takaki Kanehiro, ad ipotizzare che questa malattia non fosse causata da germi ma da una cattiva alimentazione. Infatti, la vitamina B1 si trova nella crusca, nei legumi, nel riso integrale, nella frutta secca e altro, ma in asia era ed è comune mangiare molto riso bianco (ai tempi era quasi l’unico alimento) sprovvisto della parte esterna (ricca di questa vitamina) che viene rimossa in fase di lucidatura.

Nel 1910, uno scienziato sempre giapponese, Umetaro Suzuki, fu il primo ad estrarre dalla crusca di riso un composto idrosolubile che chiamò acido aberico, che riusciva a curare la beriberi ma che era anche stato identificato come composto fondamentale per la salute umana; pubblicò la sua scoperta su una rivista scientifica giapponese, ma quando la stessa venne tradotta in tedesco, fu fatta in malo modo, e non venne data indicazione che il composto fosse di nuova scoperta, per cui non ebbe risalto internazionale.

Fu quindi nuovamente isolato come composto l’anno dopo da un chimico polacco e venne sintetizzata ufficialmente nel 1936 dai chimici olandesi Willem Frederik Donath e Barend Coenraad Petrus Jansen.

Nel 1985, Umetaro Suzuki fu dichiarato uno dei 10 grandi inventori giapponesi dall’uffici brevetti giapponese.

 

L’isolamento dell’adrenalina o epinefrina

Jokichi Takamine
Takamine Jōkichi

L’adrenalina, che secondo la Denominazione Comune Internazionale prende il nome di epinefrina, è allo stesso tempo sia un ormone che un neurotrasmettitore. Nel primo caso viene prodotta dalle ghiandole surrenali, nel secondo caso è rilasciata dai neuroni.

L’adrenalina viene prodotta dal corpo umano in momenti di dolore, forte stress ed incombenti situazioni di pericolo (esterne o interne all’organismo), causando l’aumento dei battiti cardiaci, della pressione arteriosa e della capacità muscolare, oltre ad una maggiore ventilazione polmonare ed aumento del consumo di ossigeno. In medicina viene utilizzata a seguito di shock anafilattico o settico, per curare gli asma più gravi oltre che nella rianimazione cardiaca.

L’isolamento e la purificazione dell’epinefrina, così da poter essere utilizzata in campo medico, avvenne nel 1901 per merito del chimico giapponese Takamine Jōkichi che, mentre viveva stabilmente negli USA, effettuò varie sperimentazioni utilizzando gli organi interni degli animali da macello che venivano scartati. La tecnica usata da Takamine fu anche la prima in assoluto per l’estrazione di ormoni; ottenne il primo brevetto su un enzima microbico negli Stati Uniti.

 

Statine

Akira Endo
Akira Endo – CC BY 4.0 文部科学省ホームページ

Le statine sono un farmaco utilizzato per la prevenzione di danni cardiaci, celebrali e vascolari a chi ha subito un ictus o un infarto o a chi è soggetto ad aterosclerosi; viene poi utilizzato per l’abbassamento del colesterolo (ovvero dei grassi nel sangue), bloccando l’enzima del corpo che lo produce.

Le statine riducono anche i trigliceridi nel sangue, anche se in parte minore rispetto al colesterolo.

Oggigiorno esistono varie molecole appartenenti alle statine, ma la prima ad essere scoperta fu la Mevastatina grazie alle ricerche del biochimico giapponese Akira Endo, che nei primi anni ‘70 la scoprì in alcuni test clinici dopo aver analizzato migliaia di composti chimici derivanti da muffe e funghi.

Questa non fu mai commercializzata, ma è da essa che fu derivata la pravastatina, ad oggi tra i farmaci più prescritti in assoluto e parte delle medicine dichiarate essenziali dall’OMS.

 

Acido tranexamico

Utako Okamoto
Utako Okamoto

L’acido tranexamico potrebbe non dire molto ai più, ma è uno dei farmaci più utilizzati in medicina per prevenire e ridurre le emorragie, ovvero la perdita di sangue, a seguito di traumi importanti, sia esterni che interni al corpo, rimozione dei denti, durante gli interventi chirurgici e per trattare le emorragie post-parto.

Oggi è parte dei farmaci ritenuti essenziali dall’OMS e la sua scoperta è merito della dott.ssa giapponese Utako Okamoto, che pubblicò la sua scoperta nel 1962 sulla rivista giapponese “Keio Journal of Medicine”, dopo anni di studi su una metodo per prevenire le emorragie post-partum.

Purtroppo morì senza mai riuscire a convincere le ostetriche di Kobe, dove Okamoto aveva una cattedra universitaria, dell’utilità dell’acido tranexamico nel trattamento del sanguinamento dopo il parto; inoltre fu osteggiata dal mondo accademico maschilista perché era una donna.

Utako Okamoto morì nel 2016, un anno prima della pubblicazione dell’esito di un grande studio internazionale su più di 20.000 donne, denominato WOMAN (World Maternal Antifibrinolytic), che confermò l’acido tranexamico come medicinale fondamentale per ridurre notevolmente la morte per emorragia post-partum senza effetti indesiderati.

 

Risonanza magnetica funzionale

Seiji Ogawa
Seiji Ogawa – CC BY-SA 4.0 Rickinasia

La risonanza magnetica funzionale è una tecnica grazie alla quale è possibile analizzare, per immagini, l’attività celebrale in base ai cambiamenti del flusso sanguigno; infatti, quando un’area del cervello è in uso, nella stessa è presente una maggiore quantità di sangue.

Quest’invenzione la si deve al neuroscienziato giapponese Seiji Ogawa che, partendo dalla risonanza magnetica di base, individuò come la maggior presenza di ossigeno nel sangue in una certa area del cervello modificava le proprietà della risonanza stessa; quindi la presenza di più sangue ossigenato indicava una maggiore attività dei neuroni presenti in quella stessa area.

Grazie alle scoperte di Ogawa, il mondo scientifico è riuscito a mappare quali aree del cervello entrano in gioco per elaborare immagini, suoni e sensazioni, ma anche come reagisce il cervello in base agli input che riceve sia dal corpo stesso che dal mondo esterno. Inoltre la risonanza magnetica funzionale è fondamentale per lo studio e la diagnostica delle malattie neurologiche.

 

Saturimetro

Takuo Aoyagi
Takuo Aoyagi

Il saturimetro, anche chiamato pulsossimetro o ossimetro, serve a misurare l’ossigenazione del sangue in modo non invasivo; ha la forma di una pinza e viene posizionato su una parte del corpo umano con un sottile strato di pelle e con un maggiore flusso sanguigno, ovvero l’ultima falange delle dita o i lobi delle orecchie.

Per funzionare, una parte della “pinza” emette due specifichi fasci di luce, quello rosso e quello infrarosso, mentre la parte opposta acquisisce ed analizza la luce emessa in precedenza.

Infatti, durante il passaggio della luce da una parte all’altra, ad esempio, del dito, questa viene assorbita dall’emoglobina in modo diverso: la luce infrarossa viene trattenuta dall’ossiemoglobina (l’emoglobina con cui si lega l’ossigeno) mentre quella rossa dalla deossiemoglobina (l’emoglobina non legata). L’analisi della differenza di assorbimento delle due frequenze di luce determina l’ossigenazione del sangue.

L’invenzione di questo misuratore nella sua semplicità e forma attuale la si deve all’ingegnere giapponese Takuo Aoyagi, che con l’aiuto del collega Michio Kishi, ha brevettato nel 1974 (solo in Giappone) il moderno saturimetro, passando per la società per cui lavoravano, la Nihon Kohden, oggi tra i maggiori produttori e distributori al mondo di defibrillatori, macchine per ECD, etc.

Takuo Aoyagi risolse i problemi della versione precedente dell’ossimetro inventato da Glen Millikan, un fisiologo americano, trovando il modo di semplificarne l’utilizzo e di rimuovere il rumore delle pulsazioni arteriose dalla misurazione, rendendo la misurazione stessa altamente precisa.

 

Cellule staminali pluripotenti indotte

Shinya Yamanaka
Shinya Yamanaka

Ogni cellula del nostro corpo ha un compito preciso da svolgere (ad esempio, i neuroni, i globuli rossi, gli spermatozoi, etc.) e con la parola “cellule staminali” si identificano le cellule non ancora specializzate.

Le cellule staminali, in ambito medico, possono essere utilizzate per rigenerare organi danneggiati con una loro versione nuova e perfettamente funzionante; queste cellule non specializzate si trovano all’interno della placenta, nel liquido amniotico, nel cordone ombelicale e nel midollo osseo (anche degli adulti).

Le cellule staminali pluripotenti indotte, o iPS, sono state scoperte dal ricercatrice giapponese Shinya Yamanaka nel 2006, scoperta che gli è valsa il Premio Nobel per la Medicina nel 2012. La scoperta di Yamanaka consiste nella possibilità di riprogrammare le cellule adulte già specializzate, trasformandole in cellule staminali pluripotenti, ovvero cellule che possono specializzarsi in quasi ogni possibile compito (ma non in tutto).

Nonostante le ricerche siano ancora in corso, grazie alla sua scoperta si è aperta una nuova strada per il recupero delle cellule staminali, per evitare rigetti nei pazienti, e per ridurre anche le problematiche etiche legate al recupero embrionale di tali cellule.

 

CRISPR

Yoshizumi Ishino
Yoshizumi Ishino – © KYUSHU UNIVERSITY

L’acronimo CRISPR significa “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” ed è la base per il moderno editing genetico. Questa tecnica permette di modificare parti di DNA con una precisione altissima, consentendoci di risolvere diverse problematiche, su qualunque tipo di cellula, da quelle animali a quelle vegetali passando per i batteri, funghi etc.

Gli studi e le sperimentazioni sono ancora in corso, ma con la CRISPR sarà possibile riparare parti di DNA danneggiato o eliminare il materiale genetico nocivo introdotto, ad esempio, dai virus; sarà possibile curare malattie genetiche come la distrofia muscolare, la fibrosi cistica, l’anemia etc.; già oggi viene utilizzata per “ottimizzare” alcune piante per renderle più resistenti (i cosiddetti OGM). Certo, l’argomento è sensibile, perché questa tecnica può essere usata per fare del bene, ma può anche essere usata per fare del male o per fare sperimentazioni per nulla etiche; ma questo non è argomento per quest’articolo.

La CRISPR si è evoluta nel tempo, grazie a contributi arrivati da diversi scienziati mondiali, ma la sua scoperta fu opera del biologo molecolare giapponese Yoshizumi Ishino che, nel 1987, mentre sequenziava il gene “iap” dell’escherichia coli, scoprì per caso anche una parte parziale di CRISPR. La scoperta fu documentata e pubblicata, ma non fu subito capita; riprese vigore negli anni ’90, anche a seguito dell’ottimizzazione della tecnologia di analisi del DNA.

 

Sintesi dell’efedrina e della metanfetamina

Nagai Nagayoshi
Nagai Nagayoshi

L’efedrina è ricavata dalle piante del genere Ephedra, o prodotta sinteticamente, ed ha una struttura simile alle anfetamine. Ha un effetto simile a quello della caffeina, ma con una forza molto più intensa ed è usata tutt’oggi come farmaco per prevenire una bassa pressione sanguigna durante l’anestesia.

Le metanfetamine sono un composto chimico sintetico il cui scopo è stimolare la sensazione di soddisfazione, compiacimento e piacere; ciò avviene grazie al rilascio di composti chimici direttamente nel sistema nervoso centrale, oltre che in quello periferico.

Entrambi i composti chimici furono opera del farmacista giapponese Nagai Nagayoshi. L’isolamento dell’efedrina dalla pianta Ephedra avvenne nel 1885. La sintesi della metanfetamina fu portata a termine nel 1893, mentre il suo isolamento sotto forma di cristallo fu opera di Akira Ogata nel 1919.

Inizialmente, sia l’efedrina che le metanfetamine vennero utilizzate come farmaco per decongestionare le vie nasali, come rimedio contro l’asma e contro l’obesità (tuttora usate nella medicina cinese); oggi, invece, le metanfetamine sono utilizzate quasi esclusivamente come droghe economiche.

I suoi effetti a breve termine sono la riduzione dell’appetito, un forte stimolo nel rimanere svegli e lucidi per molte ore consecutive ed un intenso piacere (se assunte per via endovenosa); a lungo termine, invece, oltre che dipendenza, provoca ansia, cambi di personalità, paranoie e comportamenti violenti.

Fabrizio Chiagano
Fabrizio Chiagano
Web Developer, UX e UI Designer. Abbastanza Nerd, appassionato di tecnologia, fotografia, cinema, documentari e marketing. Ovviamente, patito di anime, cucina e cultura Giapponese. Vivo a Milano ^_^