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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Il consumo di metano nel suolo artico potrebbe essere maggiore di quanto si pensasse in precedenza e aumentare in un clima più secco

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Le zone umide artiche sono noti emettitori del forte gas serra metano (CH4). I terreni ben drenati, invece, rimuovono il metano dall’atmosfera. Nei biomi artici e boreali, i suoli montani ben drenati con un alto potenziale di consumo di metano atmosferico coprono oltre l’80% della superficie terrestre. Nonostante l’ampia copertura montuosa e la loro potenziale importanza per l’assorbimento di metano, i meccanismi sottostanti, i controlli ambientali e persino l’entità dell’assorbimento di metano dal suolo artico sono poco conosciuti.

Un recente studio condotto da ricercatori dell’Università della Finlandia orientale e dell’Università di Montreal rileva che l’assorbimento di metano nel suolo artico potrebbe essere maggiore di quanto si pensasse in precedenza e che l’assorbimento di metano aumenta in condizioni asciutte e con disponibilità di substrati di carbonio labili. L’articolo è stato pubblicato in Cambiamenti climatici naturali – una delle riviste di massimo livello nel campo delle scienze naturali.

Lo studio è stato condotto principalmente a Trail Valley Creek, un sito di tundra nell’Artico canadese occidentale. Gli autori hanno utilizzato un apparato sperimentale unico costituito da 18 camere automatizzate per misurazioni continue dei flussi di metano. Nessun altro sistema di camere automatizzate esiste così a nord nell’Artico canadese, e ne esistono solo pochi al di sopra del circolo polare artico a livello globale, la maggior parte dei quali sono installati in siti che emettono metano.

Le misurazioni ad alta risoluzione dell’assorbimento di metano (più di 40.000 misurazioni di flusso) hanno rivelato dinamiche stagionali e dieliche precedentemente sconosciute nell’assorbimento di metano: mentre l’assorbimento di metano all’inizio e nel picco dell’estate era maggiore durante i pomeriggi, in coincidenza con la temperatura massima del suolo, l’assorbimento di metano durante la fine dell’estate. l’estate ha raggiunto il picco durante la notte. I meccanismi biogeochimici sottostanti sono complessi, ma lo studio mostra che il più forte assorbimento di metano ha coinciso con i picchi di anidride carbonica dell’ecosistema (CO2) respirazione. Integrando le misurazioni del flusso a Trail Valley Creek con misurazioni in altri siti sparsi nell’Artico in Canada e Finlandia, è stato dimostrato che la disponibilità di substrati di carbonio labili e nutrienti può promuovere il consumo di metano nei suoli artici.

Su una scala più ampia, questi risultati sono molto rilevanti per stimare l’attuale bilancio di metano dell’Artico e per prevedere la risposta futura dell’assorbimento di metano nel suolo artico ai cambiamenti climatici. Secondo lo studio, il riscaldamento stesso alle alte latitudini, che si verifica fino a quattro volte più velocemente nell’Artico rispetto al resto del mondo, promuoverà l’assorbimento di metano atmosferico in misura minore rispetto al associato essiccamento su larga scala.

Lo studio è stato condotto da un team internazionale di ricercatori provenienti da Canada e Finlandia, e da collaboratori provenienti da Stati Uniti e Germania. Le principali fonti di finanziamento per lo studio sono state l’Accademia di Finlandia, il progetto della Fondazione canadese per l’innovazione Changing Arctic Network, ArcticNet e i programmi Canada Research Chair e NSERC Discovery Grants. Il lavoro sul campo è stato supportato da Metsähallitus e dall’Aurora Research Institute.



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