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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Le tigri dai denti a sciabola facevano le fusa o ruggivano? La risposta potrebbe trovarsi in una piccola stringa di ossa – ScienceDaily

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Quando una tigre dai denti a sciabola gridava, che rumore faceva: un potente ruggito o una fusa gutturale? Un nuovo studio della North Carolina State University ha esaminato i dati alla base delle argomentazioni per ciascuna vocalizzazione e ha scoperto che la risposta era più sfumata di quanto si pensasse e che potrebbe dipendere dalla forma di alcune piccole ossa.

I gatti moderni appartengono a uno dei due gruppi: i “grandi felini” pantera, compresi i leoni ruggenti, le tigri e i giaguari; o Felinae “piccoli gatti”, che includono gatti che fanno le fusa come linci, puma, gattopardi e gatti domestici.

“Dal punto di vista evoluzionistico, i denti a sciabola si sono separati dall’albero genealogico dei gatti prima che lo facessero questi altri gruppi moderni”, afferma Adam Hartstone-Rose, professore di scienze biologiche alla NC State e autore corrispondente della ricerca. “Ciò significa che i leoni sono più strettamente imparentati con i gatti domestici di quanto non lo siano con i denti a sciabola.

“Questo è importante perché il dibattito sul tipo di vocalizzazione che una tigre dai denti a sciabola avrebbe fatto si basa sull’analisi dell’anatomia di una manciata di minuscole ossa situate nella gola”, afferma Hartstone-Rose. “E la dimensione, la forma e il numero di quelle ossa differiscono tra i moderni gatti che ruggiscono e quelli che fanno le fusa.”

Sebbene la vocalizzazione sia guidata dalla laringe e dai tessuti molli della gola, non dalle ossa, gli anatomisti hanno notato che le ossa responsabili dell’ancoraggio di quei tessuti al loro posto – le ossa ioidi – differivano in dimensioni e numero tra i gatti che ruggivano e quelli che facevano le fusa.

“Mentre gli esseri umani hanno un solo osso ioide, i gatti che fanno le fusa hanno nove ossa collegate insieme in una catena e i gatti che ruggiscono ne hanno sette”, afferma Ashley Deutsch, Ph.D. studente presso NC State e autore principale della ricerca. “Le ossa mancanti si trovano verso la parte superiore della struttura ioide, vicino al punto in cui si collega al cranio.”

“Poiché le tigri dai denti a sciabola hanno solo sette ossa nella loro struttura ioide, la tesi è stata che ovviamente ruggivano”, dice Hartstone-Rose. “Ma quando abbiamo esaminato l’anatomia dei gatti moderni, ci siamo resi conto che non c’erano prove concrete a sostegno di questa idea, dal momento che le ossa stesse non sono responsabili della vocalizzazione. Quella relazione tra il numero di ossa e il suono prodotto non è mai stato realmente dimostrato.”

I ricercatori hanno esaminato le strutture ioide di quattro specie di gatti ruggenti: leoni, tigri, leopardi e giaguari; e cinque specie di gatti che fanno le fusa: puma, ghepardi, caracal, serval e gattopardi. Li hanno confrontati con 105 ossa ioidi dell’iconica tigre dai denti a sciabola Smilodon fatalis.

“Si può sostenere che, poiché i denti a sciabola hanno solo sette ossa, ruggivano, ma non è tutta la storia”, dice Hartstone-Rose. “L’anatomia è strana. Mancano le ossa extra che hanno i gatti che fanno le fusa, ma la forma e le dimensioni delle ossa ioidi sono distinte. Alcune di loro hanno la forma più simile a quelle dei gatti che fanno le fusa, ma molto più grandi.”

Secondo i ricercatori, se le ossa mancanti (chiamate ossa epiioidi) fossero fondamentali per vocalizzazioni diverse, le ossa ad esse più strettamente collegate dovrebbero apparire diverse tra i due gruppi. Tuttavia, quelle ossa sembravano molto simili nella forma, sia che provenissero da gatti che facevano le fusa o che ruggivano.

In effetti, i ricercatori hanno osservato maggiori variazioni di forma nelle ossa più vicine all’apparato vocale; cioè le ossa tiroioideo e basiioideo. L’uniformità delle ossa superiori tra i due gruppi suggerisce che se la struttura ioide gioca un ruolo nella vocalizzazione, le ossa inferiori sono più importanti di quelle superiori. Quindi avere queste ossa ioidi chiave a forma di quelle dei gatti che fanno le fusa potrebbe indicare che facevano le fusa anziché ruggire.

“Abbiamo scoperto che, nonostante ciò che la storia ci ha detto sul numero di ossa nella struttura ioide, nessuno ha convalidato il significato di tale differenza”, afferma Hartstone-Rose. “Se la vocalizzazione riguarda il numero di ossa nella struttura ioide, allora i denti a sciabola ruggivano. Se si tratta della forma, avrebbero potuto fare le fusa. Dato che i denti a sciabola hanno cose in comune con entrambi i gruppi, potrebbe esserci anche un modo completamente diverso vocalizzazione.”

“Forse è più probabile che la dimensione degli ioidi svolga un ruolo nel tono della vocalizzazione”, afferma Deutsch. “Sebbene lo Smilodon non fosse grande quanto i più grandi gatti moderni, le sue ossa ioidi sono sostanzialmente più grandi di quelle di qualsiasi dei loro parenti viventi, quindi potenzialmente avevano vocalizzazioni ancora più profonde rispetto alle tigri e ai leoni più grandi.”

L’opera appare in Giornale di morfologia ed è stato supportato dall’Ufficio di ricerca universitaria dello Stato NC. Hanno contribuito al lavoro anche Brian Langerhans, professore associato di biologia presso la NC State, e l’ex studentessa universitaria della NC State, Deanna Flores.



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