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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La mappatura delle emissioni di metano dai fiumi di tutto il mondo rivela fonti sorprendenti – ScienceDaily

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Gli ecosistemi di acqua dolce rappresentano la metà delle emissioni globali di metano, un potente gas serra che contribuisce al riscaldamento globale. Si ritiene che fiumi e torrenti, in particolare, emettano una notevole quantità di metano, ma i tassi e i modelli di queste emissioni su scala globale rimangono in gran parte non documentati.

Un team internazionale di ricercatori, tra cui ecologisti d’acqua dolce dell’Università del Wisconsin-Madison, ha cambiato la situazione con una nuova descrizione dei tassi globali, dei modelli e dei fattori che determinano le emissioni di metano dalle acque correnti. I loro risultati, pubblicati di recente sulla rivista Naturamiglioreranno le stime del metano e i modelli del cambiamento climatico e indicheranno cambiamenti nella gestione del territorio e opportunità di ripristino che possono ridurre la quantità di metano che fuoriesce nell’atmosfera.

Il nuovo studio conferma che fiumi e torrenti producono effettivamente molto metano e svolgono un ruolo importante nelle dinamiche del cambiamento climatico. Ma lo studio rivela anche alcuni risultati sorprendenti su come – e dove – viene prodotto il metano.

“Ci aspettavamo di trovare le emissioni di metano più elevate ai tropici, perché la produzione biologica di metano è altamente sensibile alla temperatura”, afferma Emily Stanley, professoressa presso il Centro di Limnologia dell’UW-Madison e coautrice dello studio. Natura rapporto. Invece, dice, il loro team ha scoperto che le emissioni di metano nei tropici erano paragonabili a quelle dei corsi d’acqua e dei fiumi molto più freddi delle foreste boreali – foreste dominate da pini che si estendono intorno all’emisfero settentrionale – e degli habitat della tundra artica.

Si scopre che la temperatura non è la variabile principale che determina le emissioni di metano acquatico. Invece, lo studio ha scoperto che “la quantità di metano che fuoriesce da corsi d’acqua e fiumi, indipendentemente dalla loro latitudine o temperatura, era controllata principalmente dall’habitat circostante ad essi collegato”, afferma Stanley.

I fiumi e i torrenti nelle foreste boreali e nelle regioni polari alle alte latitudini sono spesso legati a torbiere e zone umide, mentre le fitte foreste dei bacini fluviali dell’Amazzonia e del Congo forniscono alle acque che le attraversano terreni ricchi di materia organica. Entrambi i sistemi producono quantità sostanziali di metano perché spesso determinano condizioni di basso ossigeno preferite dai microbi che producono metano scomponendo tutta la materia organica.

Tuttavia, non tutti i fiumi e i torrenti ad alto contenuto di metano provengono da queste emissioni in modo naturale. In alcune parti del mondo, le emissioni di metano dell’acqua dolce sono controllate principalmente dall’attività umana sia nelle comunità urbane che rurali.

“Gli esseri umani stanno modificando attivamente le reti fluviali in tutto il mondo e, in generale, questi cambiamenti sembrano favorire le emissioni di metano”, afferma Gerard Rocher, autore principale del rapporto e ricercatore post-dottorato presso l’Università svedese di scienze agrarie e il Centro di studi avanzati di Blanes. in Spagna.

Habitat che sono stati altamente modificati dagli esseri umani – come i corsi d’acqua fossati che drenano i campi agricoli, i fiumi sotto gli impianti di trattamento delle acque reflue o i canali di cemento delle acque piovane – spesso danno luogo a condizioni ricche di materia organica e povere di ossigeno che promuovono un’elevata produzione di metano.

Secondo Rocher l’importanza del coinvolgimento umano può essere considerata una buona notizia.

“Una delle implicazioni di questa scoperta è che gli sforzi di conservazione e ripristino dell’acqua dolce potrebbero portare a una riduzione delle emissioni di metano”, afferma.

Rallentare il flusso di sostanze inquinanti come fertilizzanti, rifiuti umani e animali o un eccessivo terriccio nei fiumi e nei torrenti contribuirebbe a limitare gli ingredienti che portano a un’elevata produzione di metano nei sistemi di acqua dolce.

“Dal punto di vista del cambiamento climatico, dobbiamo preoccuparci più dei sistemi in cui gli esseri umani creano circostanze che producono metano che dei cicli naturali della produzione di metano”, afferma Stanley.

Lo studio dimostra anche l’importanza di team di scienziati che lavorano per compilare ed esaminare giganteschi set di dati per comprendere la portata del cambiamento climatico. I risultati hanno richiesto una collaborazione durata anni tra l’Università svedese di scienze agrarie, l’Università di Umeå, l’UW-Madison e altre istituzioni in tutto il mondo. Hanno raccolto misurazioni del metano su fiumi e torrenti in diversi paesi, hanno utilizzato modelli computerizzati all’avanguardia e apprendimento automatico per “espandere in modo massiccio” un set di dati che Stanley aveva iniziato a compilare con i suoi studenti laureati nel 2015.

Ora, dice Stanley, “abbiamo molta più fiducia nelle stime del metano”. I ricercatori sperano che i loro risultati portino a una migliore comprensione della grandezza e dei modelli spaziali di tutte le fonti di metano nell’atmosfera terrestre e che i nuovi dati migliorino i modelli su larga scala utilizzati per comprendere il clima globale e prevederne il futuro.



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