I ricercatori hanno sviluppato nanoparticelle in grado di penetrare nella retina neurale e fornire mRNA alle cellule dei fotorecettori il cui corretto funzionamento rende possibile la visione.

Gli scienziati dell’Oregon State University College of Pharmacy hanno dimostrato in modelli animali la possibilità di utilizzare nanoparticelle lipidiche e RNA messaggero, la tecnologia alla base dei vaccini COVID-19, per trattare la cecità associata a una rara condizione genetica.

Lo studio è stato pubblicato oggi (11 gennaio 2023) sulla rivista I progressi della scienza. È stato guidato dal professore associato di scienze farmaceutiche dell’OSU Gaurav Sahay, dallo studente di dottorato dell’Oregon State Marco Herrera-Barrera e dall’assistente professore di oftalmologia dell’Oregon Health & Science University Renee Ryals.

Gli scienziati hanno superato quella che era stata la principale limitazione dell’utilizzo di nanoparticelle lipidiche, o LNP, per trasportare materiale genetico ai fini della terapia della vista, facendole raggiungere la parte posteriore dell’occhio, dove si trova la retina.

I lipidi sono acidi grassi e composti organici simili tra cui molti oli e cere naturali. Le nanoparticelle sono minuscoli pezzi di materiale di dimensioni variabili da uno a 100 miliardesimi di metro. L’RNA messaggero fornisce istruzioni alle cellule per produrre una particolare proteina.

Con i vaccini contro il coronavirus, l’mRNA trasportato dagli LNP istruisce le cellule a creare un pezzo innocuo della proteina spike del virus, che innesca una risposta immunitaria dal corpo. Come terapia per la compromissione della vista derivante dalla degenerazione retinica ereditaria, o IRD, l’mRNA istruirebbe le cellule dei fotorecettori – difettose a causa di una mutazione genetica – a produrre le proteine ​​necessarie per la vista.

L’IRD comprende un gruppo di disturbi di varia gravità e prevalenza che colpiscono una persona su poche migliaia in tutto il mondo.

Gli scienziati hanno dimostrato, in una ricerca che ha coinvolto topi e primati non umani, che gli LNP dotati di peptidi erano in grado di passare attraverso le barriere negli occhi e raggiungere la retina neurale, dove la luce viene trasformata in segnali elettrici che il cervello converte in immagini.

“Abbiamo identificato un nuovo set di peptidi che possono raggiungere la parte posteriore dell’occhio”, ha detto Sahay. “Abbiamo usato questi peptidi per agire come codici postali per consegnare nanoparticelle che trasportano materiali genetici all’indirizzo previsto all’interno dell’occhio”.

“I peptidi che abbiamo scoperto possono essere usati come ligandi mirati direttamente coniugati a RNA silenzianti, piccole molecole per terapie o come sonde di imaging”, ha aggiunto Herrera-Barrera.

Sahay e Ryals hanno ricevuto una sovvenzione di 3,2 milioni di dollari dal National Eye Institute per continuare a studiare la promessa delle nanoparticelle lipidiche nel trattamento della cecità ereditaria. Condurranno la ricerca sull’uso degli LNP per fornire uno strumento di editing genetico che potrebbe eliminare i geni cattivi nelle cellule dei fotorecettori e sostituirli con geni correttamente funzionanti.

La ricerca mira a sviluppare soluzioni per le limitazioni associate all’attuale principale mezzo di consegna per l’editing genetico: un tipo di virus noto come virus adeno-associato o AAV.

“L’AAV ha una capacità di confezionamento limitata rispetto agli LNP e può provocare una risposta del sistema immunitario”, ha affermato Sahay. “Inoltre, non funziona in modo fantastico nel continuare a esprimere gli enzimi che lo strumento di modifica utilizza come forbici molecolari per eseguire tagli nel DNA da modificare. Speriamo di utilizzare ciò che abbiamo appreso finora sugli LNP per sviluppare un sistema di consegna dell’editor di geni migliorato”.

Riferimento: “Le nanoparticelle lipidiche guidate da peptidi forniscono mRNA alla retina neurale di roditori e primati non umani” 11 gennaio 2023, I progressi della scienza.
DOI: 10.1126/sciadv.add4623

Lo studio LNP guidato dai peptidi è stato finanziato dal National Institutes of Health. Hanno partecipato alla ricerca per l’Oregon State anche i docenti del College of Pharmacy Oleh Taratula e Conroy Sun, i ricercatori post-dottorato Milan Gautam e Mohit Gupta, gli studenti di dottorato Antony Jozic e Madeleine Landry, l’assistente di ricerca Chris Acosta e lo studente universitario Nick Jacomino, uno studente di bioingegneria al College di Ingegneria che si è laureata nel 2020.

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I ghiacciai in via di estinzione minacciano la biodiversità alpina — ScienceDaily

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Con i ghiacciai che si sciolgono a velocità senza precedenti a causa del cambiamento climatico, gli invertebrati che vivono nei freddi fiumi di acqua di fusione delle Alpi europee dovranno affrontare una diffusa perdita di habitat, avvertono i ricercatori.

È probabile che molte delle specie si limitino agli habitat freddi che persisteranno solo più in alto nelle montagne, e queste aree potrebbero anche subire pressioni dalle industrie dello sci e del turismo o dallo sviluppo di impianti idroelettrici.

Lo studio di ricerca, condotto congiuntamente dall’Università di Leeds e dall’Università dell’Essex, invita gli ambientalisti a prendere in considerazione nuove misure per proteggere la biodiversità acquatica.

Invertebrati: ruolo chiave negli ecosistemi

Gli invertebrati, che comprendono mosche pietre, moscerini e platelminti, svolgono un ruolo chiave nel ciclo dei nutrienti e nel trasferimento di materia organica a pesci, anfibi, uccelli e mammiferi nel più ampio ecosistema alpino.

Utilizzando i dati di mappatura dei ghiacciai, del paesaggio e della biodiversità raccolti attraverso le Alpi, gli scienziati di tutta Europa hanno simulato come le principali popolazioni di invertebrati in tutta la catena montuosa potrebbero cambiare da qui al 2100 a causa del cambiamento climatico.

Con il riscaldamento del clima, la modellazione prevedeva che le specie di invertebrati avrebbero cercato condizioni più fredde nelle parti più alte della catena montuosa. In futuro, è probabile che queste aree più fredde diventino prioritarie anche per lo sci, il turismo o lo sviluppo di centrali idroelettriche.

Lee Brown, professore di scienze acquatiche presso l’Università di Leeds, che ha co-diretto la ricerca, ha dichiarato: “Gli ambientalisti devono pensare a come devono evolversi le designazioni delle aree protette per tenere conto degli effetti del cambiamento climatico.

“Può darsi che alcune specie debbano essere spostate in aree di rifugio se vogliamo salvaguardare la loro sopravvivenza, poiché molte di loro non sono forti volatrici, quindi non possono disperdersi facilmente attraverso le montagne”.

Il clima alpino sta cambiando rapidamente

La ricerca, che ha coinvolto una collaborazione tra nove istituti di ricerca europei, ha riunito i dati sulla distribuzione delle specie di invertebrati nelle Alpi, un’area che copre più di 34.000 chilometri quadrati, e li ha mappati insieme ai cambiamenti previsti per i ghiacciai e le portate dei fiumi.

C’erano dati sufficienti per creare un modello di ciò che era probabile che accadesse a 19 specie di invertebrati, principalmente insetti acquatici, che vivono nelle regioni di acqua fredda delle Alpi.

Il dottor Jonathan Carrivick, della School of Geography di Leeds, che ha co-diretto la ricerca, ha dichiarato: “Abbiamo quantificato che mentre i ghiacciai si sciolgono e si ritirano, i fiumi che attraversano le Alpi subiranno grandi cambiamenti nel loro contributo alla fonte d’acqua.

“A breve termine, alcuni trasporteranno più acqua e si formeranno alcuni nuovi fiumi affluenti, ma tra diversi decenni la maggior parte dei fiumi diventerà più secca, scorrerà più lentamente e diventerà più stabile, e potrebbero anche esserci periodi in un anno in cui non c’è flusso d’acqua. Inoltre, la maggior parte dell’acqua nei fiumi alpini sarà anche più calda in futuro.”

Perdenti e vincitori

Entro la fine del secolo, la modellazione prevede che la maggior parte delle specie avrebbe subito “consistenti perdite” di habitat.

Quelli più colpiti dovrebbero essere i moscerini che non mordono, Diamesa latitarsis grp., D. steinboecki e D. bertrami; la mosca di pietra, Rhabdiopteryx alpina; e effimera, Rhithrogena nivata.

Tuttavia, si prevede che diverse specie beneficeranno dei cambiamenti dell’habitat, tra cui il verme piatto, Crenobia alpina e il verme piatto, Rhithrogena loyolaea.

Altre specie troverebbero rifugio in nuove località. Gli scienziati prevedono che la mosca pietra Dictyogenus alpinus e il caddisfly Drusus discolor saranno in grado di sopravvivere nella valle del Rodano nel sud-est della Francia, mentre altre specie saranno perse dai fiumi che sfociano nel bacino del Danubio.

Conservazione

Scrivendo nel documento, i ricercatori descrivono il “lavoro sostanziale” necessario per proteggere la biodiversità nei fiumi che vengono alimentati dai ghiacciai in ritirata. È probabile che i luoghi in cui i ghiacciai esistono ancora alla fine del 21° secolo abbiano la priorità per la costruzione di dighe idroelettriche e lo sviluppo delle stazioni sciistiche.

Il dott. Martin Wilkes, dell’Università dell’Essex e che ha co-diretto la ricerca, ha dichiarato: “Le perdite che prevediamo per la biodiversità alpina entro la fine di questo secolo si riferiscono solo a uno dei diversi possibili scenari di cambiamento climatico.

“Un’azione decisa da parte dei leader mondiali per ridurre le emissioni di gas serra potrebbe limitare le perdite. D’altra parte, l’inerzia potrebbe significare che le perdite si verificano prima di quanto prevediamo”.

Capire come le popolazioni di invertebrati rispondono ai cambiamenti climatici è la chiave per capire come può essere influenzata la biodiversità nelle zone di alta montagna, e le tecniche sviluppate nello studio potrebbero essere applicate ad altri ambienti montani.

Il Natural Environment Research Council del Regno Unito ha contribuito al finanziamento dello studio.



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