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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Lo studio mostra che gli uccelli che hanno sviluppato una maggiore complessità sono meno biodiversi

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Un nuovo studio sull’evoluzione degli uccelli mostra che man mano che i loro scheletri diventano più complessi, diminuisce anche la loro diversità, con meno specie man mano che diventano più specializzate nelle loro nicchie. I risultati, pubblicati in Comunicazioni sulla naturamostrano per la prima volta una correlazione tra la complessità dello scheletro e la diversità degli uccelli e aiutano i biologi a comprendere meglio perché la biodiversità varia tra gli uccelli.

I ricercatori del Milner Center for Evolution dell’Università di Bath hanno esaminato 983 specie di tutti i principali gruppi di uccelli viventi e hanno misurato la complessità dei loro scheletri confrontando le ossa degli arti anteriori (ali) e degli arti posteriori (zampe).

Hanno scoperto che gli uccelli meno complessi – quelli con differenze minori tra gli arti anteriori e posteriori – avevano una maggiore diversità di specie rispetto a quelli con maggiore complessità e una maggiore differenza tra gli arti.

Ad esempio, uccelli come piccioni, gabbiani e uccelli canori (passeriformi) hanno una bassa complessità scheletrica ma un’elevata diversità di specie che vivono in habitat diversi in tutto il mondo.

All’estremità opposta dello spettro, i fenicotteri e gli struzzi hanno ali corte rispetto alle zampe, e quindi hanno scheletri degli arti più complessi. I gruppi con scheletri più complessi possono occupare nicchie più piccole e sono meno capaci di suddividere quegli spazi di nicchia per produrre nuove specie.

Sebbene l’evoluzione possa produrre forme con minore complessità, questi risultati suggeriscono che gli uccelli con scheletri più complessi sono diventati più specializzati nel tempo e quindi più radicati nello sviluppo. Ciò potrebbe renderli meno propensi a evolversi nuovamente per diventare di nuovo più semplici.

Cause della biodiversità

Il professor Matthew Wills, del Milner Center for Evolution dell’Università di Bath, ha dichiarato: “Volevamo capire cosa fa sì che alcuni gruppi di uccelli siano ricchi di specie e altri poveri di specie – anche se l’ecologia ovviamente gioca un ruolo importante, non tiene conto delle enormi differenze che vediamo nella biodiversità.

“L’opinione diffusa è che non esiste una direzione per l’evoluzione, cioè che la selezione può agire in qualsiasi direzione. Il nostro studio suggerisce che, almeno negli uccelli, più si specializzano, meno sono in grado di dare origine a nuove specie.”

Mettere tutte le uova nello stesso paniere

I ricercatori hanno anche scoperto che gli uccelli con scheletri più complessi erano generalmente più specializzati dal punto di vista ecologico, occupavano meno habitat e cercavano il cibo in meno modi.

Andrew Brinkworth, dottorando presso il Milner Center for Evolution e primo autore dell’articolo, ha dichiarato: “Le specie possono evolversi per specializzarsi e riempire nicchie molto piccole.

“Tuttavia, così facendo, limitano il numero di percorsi che possono evolvere ulteriormente, il che significa che probabilmente saranno meno resistenti ai cambiamenti ambientali come quelli causati dalla perdita di habitat, dall’interruzione delle catene alimentari e dai cambiamenti climatici.

“Dalle nostre scoperte prevediamo che gli uccelli con scheletri più complessi e meno diversità saranno maggiormente a rischio di estinzione a causa di questi cambiamenti.”

I ricercatori intendono poi verificare se questo modello è vero anche in altri animali.

Lo studio è stato condotto dall’Università di Bath, in collaborazione con colleghi dell’Università di Lincoln, dell’University College di Londra e dell’Accademia cinese delle scienze.

È stato finanziato dal NERC GW4+ Doctoral Training Partnership, dalla John Templeton Foundation e da BBSRC ed è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura.



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