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’acidificazione degli oceani rende fragili le specie di alghe marine ecologicamente importanti

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L’acidificazione degli oceani probabilmente quasi triplicherà entro la fine del secolo: un cambiamento ambientale drastico che potrebbe avere un impatto su importanti specie marine come le alghe carnose, alghe che crescono verticalmente e promuovono la biodiversità in più di un terzo delle coste del mondo. Per avere un’idea migliore di come potrebbero comportarsi le alghe in un oceano in rapida acidificazione, un team di scienziati marini svedesi ha sottoposto una comune specie di alghe carnose ai livelli di acidificazione previsti entro la fine del secolo. In uno studio pubblicato il 24 settembre sulla rivista Biologia attualeriferiscono che l’aumento dell’acidificazione ha avuto un impatto sull’equilibrio chimico delle alghe, ha reso più deboli sia la sua struttura che i suoi tessuti e ha ridotto le sue possibilità complessive di sopravvivenza.

“Il cambiamento climatico sta provocando cambiamenti senza precedenti negli ecosistemi terrestri e acquatici attraverso l’emissione di gas serra, compreso il biossido di carbonio”, scrivono gli autori, che lavorano presso l’Università di Göteborg e il KTH Royal Institute of Technology. “Quasi un terzo di quella CO2 viene assorbito dall’oceano, il che ha effetti profondi sulle alghe.”

Per testare l’impatto delle future condizioni di acidificazione degli oceani sulle alghe carnose, il team è cresciuto Fucus vescicolosouna comune alga bruna carnosa, in acqua trattata con CO disciolta2 per 90 giorni. Hanno disciolto abbastanza anidride carbonica da imitare la quantità di acidificazione che prevediamo sarà presente nel 2100, ovvero quasi tre volte l’acidificazione degli oceani di oggi.

Durante l’esperimento, il team ha osservato le alghe sia a livello visibile, misurando quanto crescevano, sia a livello microscopico, osservando piccoli cambiamenti nella sua struttura. Il team ha anche calcolato l’efficacia della fotosintesi delle alghe, analizzato la loro composizione chimica, testato la resistenza del tallo (le foglie e gli steli che costituiscono il nucleo della struttura delle alghe) e osservato come le alghe si muovevano o si rompevano in risposta allo stress meccanico progettato simulare le onde (una metrica chiamata “resistenza”) per vedere se sarebbe maggiormente a rischio di danni o distacco nell’oceano.

Dopo aver confrontato queste metriche con le misurazioni prese da F. vesciculosus coltivato in acqua di mare non acidificata, il team ha scoperto che l’acidificazione aveva risultati contrastanti. Le alghe coltivate in acqua acidificata in realtà crescevano di più, effettuavano la fotosintesi in modo più efficace e non mostravano alcun aumento significativo della resistenza. Tuttavia, hanno anche osservato che le alghe acidificate avevano una ridotta forza del tallo, tessuti meno densi, una struttura complessivamente più porosa e livelli più bassi di calcio e magnesio, nutrienti importanti che contribuiscono alla forza e alla flessibilità della struttura di una pianta. In generale le alghe acidificate si rompevano più facilmente e morivano più spesso.

“Effetti negativi dell’acidificazione degli oceani sulla struttura dei tessuti e sulla resistenza alla rottura delle alghe marine F. vesciculosus potrebbero avere effetti drastici sugli ecosistemi costieri”, scrivono i ricercatori. “Tali cambiamenti potrebbero portare a una diminuzione complessiva della copertura di alghe marine, con corrispondenti effetti negativi sugli organismi che dipendono da questi habitat per cibo e riparo.”

Il team chiede ulteriori ricerche per verificare se gli impatti dell’acidificazione degli oceani sono simili per tutte le alghe carnose. “Se questo si rivela un meccanismo generale che colpisce le alghe carnose, l’aspettativa è che l’acidificazione degli oceani avrà effetti strutturanti critici sugli ecosistemi costieri rocciosi, data la distribuzione diffusa e fondamentale delle alghe brune in un terzo delle coste del mondo”.

Questa ricerca è stata sostenuta dai finanziamenti del Consiglio svedese delle ricerche VR e di Rådman och Fru Ernst Collianders Stiftelse.



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