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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Una nuova ricerca rivela che il calore estremo probabilmente spazzerà via gli esseri umani e i mammiferi in un lontano futuro

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Un nuovo studio mostra che un calore senza precedenti porterà probabilmente alla prossima estinzione di massa da quando i dinosauri si estinsero, eliminando quasi tutti i mammiferi nel giro di circa 250 milioni di anni.

La ricerca, pubblicata oggi su Geoscienza della natura e guidato dall’Università di Bristol, presenta i primi modelli climatici di supercomputer del lontano futuro e dimostra come gli estremi climatici si intensificheranno drammaticamente quando i continenti del mondo finiranno per fondersi per formare un supercontinente caldo, secco e in gran parte inabitabile.

I risultati proiettano come queste alte temperature siano destinate ad aumentare ulteriormente, man mano che il sole diventa più luminoso, emettendo più energia e riscaldando la Terra. I processi tettonici che si verificano nella crosta terrestre e portano alla formazione di supercontinenti porterebbero anche a eruzioni vulcaniche più frequenti che producono enormi rilasci di anidride carbonica nell’atmosfera, riscaldando ulteriormente il pianeta.

I mammiferi, compresi gli esseri umani, sono sopravvissuti storicamente grazie alla loro capacità di adattarsi a condizioni meteorologiche estreme, in particolare attraverso adattamenti come la pelliccia e l’ibernazione al freddo, nonché brevi periodi di ibernazione nella stagione calda.

Mentre i mammiferi si sono evoluti per abbassare il limite di sopravvivenza alle temperature fredde, la loro tolleranza alle temperature superiori è generalmente rimasta costante. Ciò rende molto più difficile da superare l’esposizione prolungata al caldo eccessivo e le simulazioni climatiche, se realizzate, alla fine si rivelerebbero insostenibili.

L’autore principale, il dottor Alexander Farnsworth, Senior Research Associate presso l’Università di Bristol, ha dichiarato: “Il supercontinente appena emerso creerebbe effettivamente un triplo smacco, comprendente l’effetto di continentalità, un sole più caldo e più CO2.2 nell’atmosfera, di un aumento del calore per gran parte del pianeta. Il risultato è un ambiente per lo più ostile, privo di fonti di cibo e acqua per i mammiferi.

“Temperature diffuse tra i 40 e i 50 gradi Celsius, e anche estremi giornalieri maggiori, combinati con alti livelli di umidità, alla fine segnerebbero il nostro destino. Gli esseri umani – insieme a molte altre specie – morirebbero a causa della loro incapacità di disperdere questo calore attraverso sudore, rinfrescando i loro corpi.”

Sebbene il cambiamento climatico indotto dall’uomo e il riscaldamento globale siano probabilmente una causa crescente di stress termico e mortalità in alcune regioni, la ricerca suggerisce che il pianeta dovrebbe rimanere in gran parte abitabile fino a quando questo cambiamento sismico della massa terrestre avverrà nel profondo futuro. Ma quando si forma il supercontinente, i risultati indicano che solo una percentuale compresa tra l’8% e il 16% della terra sarebbe abitabile per i mammiferi.

La coautrice Dott.ssa Eunice Lo, ricercatrice in Cambiamenti climatici e salute presso l’Università di Bristol, ha dichiarato: “È di vitale importanza non perdere di vista la nostra attuale crisi climatica, che è il risultato delle emissioni umane di gas serra. prevedendo un pianeta inabitabile tra 250 milioni di anni, oggi stiamo già sperimentando un caldo estremo che è dannoso per la salute umana. Ecco perché è fondamentale raggiungere le emissioni nette zero il prima possibile.”

Il team internazionale di scienziati ha applicato modelli climatici, simulando le tendenze di temperatura, vento, pioggia e umidità per il prossimo supercontinente, chiamato Pangea Ultima, che dovrebbe formarsi nei prossimi 250 milioni di anni. Per stimare il livello futuro di CO2 il team ha utilizzato modelli di movimento delle placche tettoniche, chimica degli oceani e biologia per mappare input e output di CO2.

Il futuro CO2 I calcoli sono stati guidati dal professor Benjamin Mills dell’Università di Leeds, che ha affermato: “Pensiamo che la CO2 potrebbe aumentare dalle circa 400 parti per milione (ppm) di oggi a più di 600 ppm tra molti milioni di anni in futuro. Naturalmente, ciò presuppone che gli esseri umani smetteranno di bruciare combustibili fossili, altrimenti vedremo quei numeri molto, molto prima”.

Il dottor Farnsworth, anche professore in visita presso il Tibetan Plateau Earth System, Environment and Resources (TPESER), presso l’Istituto di ricerca sull’altopiano tibetano dell’Accademia cinese delle scienze, ha dichiarato: “Le prospettive in un lontano futuro appaiono molto cupe. I livelli di anidride carbonica potrebbero essere Poiché si prevede che il Sole emetterà circa il 2,5% in più di radiazioni e che il supercontinente si trova principalmente nei tropici caldi e umidi, gran parte del pianeta potrebbe trovarsi ad affrontare temperature comprese tra 40 e 70 °C.

“Questo lavoro evidenzia anche che un mondo all’interno della cosiddetta ‘zona abitabile’ di un sistema solare potrebbe non essere il più ospitale per gli esseri umani a seconda che i continenti siano dispersi, come abbiamo oggi, o in un grande supercontinente.”

Inoltre, la ricerca illustra l’importanza della tettonica e della disposizione continentale quando si conducono ricerche sui pianeti oltre il nostro sistema solare, chiamati esopianeti. Anche se tra 250 milioni di anni la Terra si troverà ancora nella zona abitabile, per i mammiferi la formazione di un supercontinente con elevati livelli di anidride carbonica renderà la maggior parte del mondo inabitabile. I risultati suggeriscono che la disposizione della massa continentale di un mondo lontano potrebbe essere un fattore chiave nel determinare quanto sia vivibile per gli esseri umani.

La ricerca faceva parte di un progetto finanziato dal Consiglio per la ricerca sull’ambiente naturale per la ricerca e l’innovazione del Regno Unito (UKRI NERC) che esaminava i climi dei supercontinenti e le estinzioni di massa.



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