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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Ridurre le emissioni e migliorare l’agricoltura per proteggere la natura selvaggia

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Una nuova ricerca dimostra che l’umanità deve ridurre le emissioni di carbonio e utilizzare i terreni agricoli in modo più efficiente per proteggere la parte selvaggia rimanente del nostro pianeta.

Il cambiamento climatico sta rendendo alcune aree selvagge più adatte alla coltivazione, aumentando il rischio di espansione agricola, soprattutto nelle aree settentrionali, tra cui Canada, Scandinavia e Russia.

Valutando la “futura idoneità climatica” di oltre 1.700 varietà di colture, lo studio prevede che 2,7 milioni di chilometri quadrati di aree selvagge diventeranno nuovamente adatte all’agricoltura nei prossimi 40 anni.

Si tratta del 7% del totale delle zone selvagge rimanenti al mondo al di fuori dell’Antartide.

Lo studio, condotto dall’Università di Exeter, prevede inoltre che la varietà di colture che possono essere coltivate diminuirà sul 72% dei terreni attualmente coltivabili in tutto il mondo, spingendo ulteriormente all’espansione dell’agricoltura nelle zone selvagge.

“Solo poche aree del nostro pianeta rimangono relativamente incontaminate dall’influenza umana”, ha affermato il professor Ilya Maclean, dell’Environment and Sustainability Institute presso il Penryn Campus di Exeter in Cornovaglia.

“Riscaldando il nostro pianeta, rendiamo allo stesso tempo meno produttivi i terreni agricoli esistenti e apriamo possibili nuove aree per l’agricoltura, soprattutto nell’estremo nord.

“Senza protezione, queste preziose aree selvagge – con la loro grande biodiversità e valore culturale – potrebbero andare perdute in modo irreversibile”.

L’espansione dell’agricoltura è già la causa principale della perdita di biodiversità sui terreni a livello globale e la produzione alimentare potrebbe dover raddoppiare entro il 2050 per soddisfare la domanda della crescente popolazione umana.

“Per proteggere la parte selvaggia del nostro pianeta, dobbiamo ridurre urgentemente le emissioni di gas serra”, ha affermato la dott.ssa Alexandra Gardner, anch’essa dell’Environment and Sustainability Institute.

“Dobbiamo anche utilizzare i nostri terreni agricoli in modo più efficiente.

“Possiamo nutrire una popolazione più ampia sui terreni agricoli di cui già disponiamo, ma dobbiamo aumentare l’efficienza delle colture, coltivare le colture giuste per le condizioni, ridurre il consumo di carne (che è inefficiente e produce elevate emissioni) e tagliare gli sprechi alimentari”.

La proiezione di 2,7 milioni di chilometri quadrati di aree selvagge che diventeranno nuovamente adatte all’agricoltura in 40 anni si basa su un futuro ad alte emissioni (scenario climatico RCP8.5). In uno scenario medio (RCP4.5), l’area è di 1,85 milioni di km2.

Lo studio è stato finanziato dal Natural Environment Research Council (NERC).



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