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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L’anidride carbonica – non l’acqua – innesca vulcani basaltici esplosivi – ScienceDaily

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I geoscienziati hanno a lungo pensato che l’acqua, insieme al magma superficiale immagazzinato nella crosta terrestre, spinga i vulcani a eruttare. Ora, grazie a strumenti di ricerca di nuova concezione presso la Cornell, gli scienziati hanno appreso che l’anidride carbonica gassosa può innescare eruzioni esplosive.

Un nuovo modello suggerisce che i vulcani basaltici, tipicamente situati all’interno delle placche tettoniche, sono alimentati da un magma profondo all’interno del mantello, immagazzinato a circa 20-30 chilometri sotto la superficie terrestre.

La ricerca, che offre un quadro più chiaro delle profonde dinamiche interne e della composizione del nostro pianeta, con implicazioni per il miglioramento della pianificazione dei rischi vulcanici, sarà pubblicata il 7 agosto 2023 alle 15:00 ET nel Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.

“Pensavamo che tutta l’azione avvenisse nella crosta”, ha detto l’autore senior Esteban Gazel, Charles N. Mellowes Professore di Ingegneria presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Atmosfera, presso la Cornell Engineering. “I nostri dati implicano che il magma provenga direttamente dal mantello, passando velocemente attraverso la crosta, guidato dall’essoluzione (la fase del processo di separazione del gas dal liquido) dell’anidride carbonica.

“Questo cambia completamente il paradigma di come avvengono queste eruzioni”, ha detto Gazel. “Tutti i modelli vulcanici erano stati dominati dall’acqua come principale motore di eruzione, ma l’acqua ha poco a che fare con questi vulcani. È l’anidride carbonica che porta questo magma dalle profondità della Terra”.

Circa quattro anni fa, Gazel e Charlotte DeVitre, Ph.D. ’22, ora ricercatore post-dottorato presso l’Università della California, Berkeley, ha sviluppato un densimetro di anidride carbonica ad alta precisione (che misura la densità in un minuscolo recipiente) per la spettroscopia Raman (un dispositivo che esamina i fotoni dispersi attraverso un microscopio).

I campioni naturali – bolle ricche di anidride carbonica di dimensioni microscopiche intrappolate nei cristalli emanati dall’eruzione vulcanica – vengono quindi misurati tramite Raman e quantificati applicando il densimetro di nuova concezione. In sostanza, gli scienziati stanno esaminando una microscopica capsula del tempo per fornire una storia del magma. Questa nuova tecnica è fondamentale per stime precise quasi in tempo reale della conservazione del magma, testate durante l’eruzione del 2021 a Las Palmas, nelle Isole Canarie dal gruppo di Gazel.

Inoltre, gli scienziati hanno sviluppato metodi per valutare l’effetto del riscaldamento laser sulle inclusioni ricche di anidride carbonica (trovate avvolte nei cristalli) e per valutare con precisione le inclusioni di fusione ei volumi delle bolle. Hanno anche sviluppato un metodo sperimentale di riscaldamento per aumentare la precisione e tenere adeguatamente conto dell’anidride carbonica intrappolata sotto forma di cristalli di carbonato all’interno delle bolle.

“Il metodo di sviluppo e la progettazione degli strumenti sono stati impegnativi, specialmente durante il culmine della pandemia”, ha affermato Gazel.

Utilizzando questi nuovi strumenti, gli scienziati hanno esaminato i depositi vulcanici del vulcano Fogo a Capo Verde, a ovest del Senegal nell’Oceano Atlantico. Hanno trovato un’alta concentrazione di sostanze volatili nelle micro inclusioni fuse racchiuse all’interno dei cristalli di silicato di ferro e magnesio. La maggiore quantità di anidride carbonica racchiusa nei cristalli ha suggerito che il magma fosse immagazzinato a decine di chilometri sotto la superficie, all’interno del mantello terrestre.

Il gruppo ha anche scoperto che questo processo è collegato alla sorgente del mantello profondo che rifornisce questi vulcani.

Ciò implica che eruzioni come le fiammate vulcaniche di Fogo iniziano e sono alimentate dal mantello, aggirando efficacemente lo stoccaggio nella crosta terrestre e guidate da anidride carbonica profonda, secondo il documento.

“Questi magmi hanno viscosità estremamente basse e provengono direttamente dal mantello”, ha detto DeVitre. “Quindi, qui, la viscosità e l’acqua non possono svolgere i ruoli comuni che svolgono nei sistemi vulcanici meno profondi e/o più silicici (ricchi di silice). ruolo significativo nel suo comportamento esplosivo. Questo è un passo importante nella nostra comprensione dei controlli sull’esplosività basaltica”.

Comprendere lo stoccaggio del magma aiuta a preparare al meglio la società per future eruzioni, ha affermato Gazel, che è anche docente presso il Cornell Atkinson Center for Sustainability.

“Poiché lo stoccaggio di magma in profondità non sarà rilevato dalla deformazione del suolo fino a quando il fuso non sarà vicino alla superficie”, ha detto, “questo ha importanti ripercussioni sulla nostra comprensione dei rischi vulcanici. Dobbiamo capire i driver di queste eruzioni. L’unico modo per vedere questi processi ora è osservando i terremoti, ma i terremoti non ti dicono esattamente cosa sta succedendo”.

Ha detto Gazel: “Con misurazioni precise che ci dicono dove iniziano le eruzioni, dove i magmi si sciolgono e dove sono immagazzinati – e cosa fa scattare l’eruzione – possiamo sviluppare un piano molto migliore per le eruzioni future”.

Oltre a Gazel e DeVitre, gli altri autori di “Oceanic Intraplate Explosive Eruptions Fed Directly from the Mantle” sono Ricardo S. Ramalho, Università di Cardiff, Galles, Regno Unito; Swetha Venugopal, Lunar and Planetary Institute, Universities Space Research Association, Houston; Matthew Steele-MacInnis, Università di Alberta, Edmonton, Alberta; Junlin Hua, Università del Texas, Austin; Chelsea M. Allison, Baylor University, Waco, Texas; Lowell R. Moore, Virginia Tech, Blacksburg, Virginia; Juan Carlos Carracedo, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, Spagna; e Brian Monteleone, Woods Hole Oceanographic Institution, Massachusetts.



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