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 terreni che si formano sui rami degli alberi sono un habitat forestale trascurato

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In alcuni alberi, il terreno può formarsi lungo i rami e può sostenere una vita vegetale e animale varia. Tuttavia, è stato difficile studiare le condizioni in cui si formano questi “terreni” e il tipo di biodiversità che supportano.

Ora, i ricercatori della Utah State University e dell’Imperial College di Londra hanno esaminato dozzine di alberi in Costa Rica, mappando il suolo della chioma per determinare dove si formano e come potrebbero essere influenzati dai cambiamenti climatici. I risultati sono pubblicati in Geoderma.

La prima autrice Jessica Murray, della Utah State University, ha dichiarato: “Abbiamo scoperto che i suoli della chioma si formano più spesso in aree fresche e nebbiose in queste foreste tropicali dove ci sono alberi grandi e secolari. Sfortunatamente, questo descrive alcuni dei tipi di foresta più a rischio”. , che sono minacciati dai cambiamenti climatici e dalla deforestazione.”

Il suo supervisore del dottorato, la dottoressa Bonnie Waring, ora presso il Dipartimento di Scienze della Vita (Silwood Park) dell’Imperial, ha aggiunto: “I terreni della chioma delle foreste pluviali tropicali sono ricchi di vita e sostanze nutritive e potrebbero essere grandi depositi di carbonio. Il fatto che fino ad ora sia stato utilizzato per iniziare a riconoscere la loro importanza è sorprendente, anche perché potremmo distruggerli più velocemente di quanto possiamo studiarli”.

Habitat unico

Per studiare il suolo, Murray si è arrampicato sugli alberi in sei siti della foresta pluviale primaria (cioè incontaminata) del Costa Rica. Questi includevano siti lungo una delle ultime linee continue di foresta pluviale primaria del Sud America, con altitudini comprese tra 67 e 2700 m sopra il livello del mare e una temperatura media annuale compresa tra 10 e 24 gradi C, oltre a precipitazioni variabili e abbondanza di nebbia.

Ha scalato gli alberi fino ad altezze di 15-30 metri per trovare i terreni della chioma e misurarne la biodiversità e la chimica del suolo. Ciò ha rivelato una grande diversità nella composizione, anche lungo un ramo e tra alberi vicini l’uno all’altro, rendendo ogni tappeto di terreno (terreno + muschio + piante) la sua “piccola foresta”.

Queste foreste in miniatura contengono abbondante vita vegetale e animale, con invertebrati che ospitano anche varie specie di uccelli. Le piante includono epifite – piante che vivono su altre piante – che sono particolarmente comuni nelle foreste pluviali.

I terreni della chioma sono ricchi di sostanze nutritive, grazie ai muschi che convertono l’azoto dall’aria, il che significa che le epifite che vivono lì sono più sane di altre specie che vivono direttamente sulla corteccia degli alberi (comunemente note come piante aeree). Ci sono anche prove che gli alberi stessi traggono vantaggio dal suolo, facendovi crescere le radici per ottenere alcuni nutrienti.

Sotto minaccia

I risultati mostrano che i suoli della chioma in generale erano più abbondanti nelle aree più alte e più fresche con molta nebbia e alberi più grandi e più vecchi. Sebbene sia difficile sapere esattamente quanto tempo impiegano per formarsi, il team stima che alcuni tappetini del terreno potrebbero impiegare più di cento anni per raggiungere la piena maturità.

Sfortunatamente, ciò significa che potrebbe essere difficile sostituirli in caso di smarrimento. Con l’aumento del clima, il livello delle nubi di nebbia aumenta in queste foreste, il che significa che molti suoli potrebbero scomparire e potrebbero non esserci alberi abbastanza alti per sostituirli.

Molte di queste foreste sono state anche disboscate o rischiano una futura deforestazione, e anche dove è stato consentito il recupero delle foreste (foreste secondarie), poche se non nessuna avrebbero avuto tempo sufficiente per far ricrescere i suoli maturi della chioma.

Murray ha affermato: “Determinare il contributo dei suoli della chioma ai bilanci del carbonio delle foreste è importante per valutare il loro ruolo nella mitigazione del cambiamento climatico. Potrebbe anche essere un indicatore importante per il recupero: se questi suoli sono cruciali affinché la foresta sia un deposito ottimale di carbonio, quindi la loro formazione dovrebbe essere un indicatore finale di una foresta veramente recuperata.”

Il ricco habitat dei suoli a baldacchino significa anche che contengono molto carbonio e potrebbero essere un importante fattore mancante nei modelli di bilancio del carbonio, sia che una foresta nel suo insieme rilasci o assorba carbonio. Per determinare il contributo, Murray afferma che il prossimo passo della ricerca sarà quello di trovare un modo per determinare la quantità di terreno della chioma presente in un paesaggio, ad esempio tramite telerilevamento.

Il dottor Waring ha concluso: “Questa ricerca mostra il valore degli ecosistemi forestali intatti: il ripristino delle foreste disboscate è importante, ma alcune caratteristiche non possono essere ripristinate. Abbiamo bisogno di politiche che si concentrino sulla conservazione di paesaggi ecologicamente diversi e ricchi di carbonio”.



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