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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Gli effetti dei cambiamenti climatici colpiscono gli ecosistemi marini in ondate multiple, secondo gli ecologisti marini

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Un professore della Brown University e due scienziati formati alla Brown sono stati coautori di una revisione della ricerca che propone un modello concettuale “più realistico” per comprendere i cambiamenti attuali e futuri degli ecosistemi marini sulla scia di cambiamento climatico.

Ecosistema marino – foto illustrativa.

Ecosistema marino – foto illustrativa. Credito immagine: Pixabay (licenza gratuita Pixabay)

Un nuovo approccio per esaminare gli effetti dei cambiamenti climatici sugli ecosistemi marini potrebbe fornire una comprensione più accurata delle risposte ai cambiamenti climatici – e previsioni sulle conseguenze future – secondo un nuovo articolo scritto da un biologo della Brown University.

La carta, pubblicato nell’Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, evidenzia l’interazione tra la tendenza del riscaldamento climatico e le fluttuazioni della temperatura locale. Queste due proprietà causano il verificarsi di eventi atipicamente caldi, come le ondate di caldo marino, con frequenza e magnitudo crescenti.

Tuttavia, secondo il coautore dello studio Jon Witman, professore di biologia alla Brown University, l’interazione tra il clima in costante riscaldamento e i picchi delle temperature locali tende a essere sottovalutata.

“Gli studi sui cambiamenti climatici spesso si concentrano sulla tendenza del riscaldamento globale”, ha affermato Witman. “Ma anche gli organismi nell’oceano subiscono fluttuazioni di temperatura, e questo è meno studiato e quindi meno compreso. Quello che stiamo cercando di fare è aggiungere più realtà agli studi sui cambiamenti climatici oceanici, considerando sia la tendenza al rialzo e graduale del riscaldamento climatico, sia la variabilità al di sopra di tale tendenza”.

Il documento propone un nuovo approccio per comprendere e modellare gli effetti del cambiamento climatico marino, con suggerimenti per la ricerca futura.

Witman ha offerto il corallo come esempio che illustra la necessità di un nuovo approccio. Mentre un organismo come il corallo sta già cercando di adattarsi alla tendenza all’aumento delle temperature, ha osservato, subisce poi un’ondata di caldo, che provoca un ampio e improvviso picco di temperatura.

I picchi di temperatura tendono a portare allo sbiancamento dei coralli, ovvero quando i coralli metabolicamente stressati espellono le alghe microscopiche benefiche che vivono al loro interno e diventano bianchi. Se la temperatura rimane alta e le alghe non riescono a ritornare al corallo ospite, il corallo sbiancato morirà.

Witman ha sottolineato le ondate di caldo nel Mediterraneo che hanno portato ad un aumento dello sbiancamento dei coralli e alla morte dei coralli e delle gorgonie.

Eventi estremi come le ondate di calore possono alterare o danneggiare gli ecosistemi marini in modi che li rendono più vulnerabili sia ai cambiamenti climatici progressivi che alle prossime fluttuazioni della temperatura, ha aggiunto Witman. Un modello più realistico potrebbe aiutare gli scienziati a identificare meglio le aree in cui è più probabile che i coralli muoiano in un evento estremo, lasciando a rischio nel tempo gli organismi che dipendono dai coralli, ha affermato.

In altri casi, la variabilità della temperatura può portare ad una risposta opposta nell’organismo colpito: la capacità di acclimatarsi o adattarsi alle temperature estreme, a seconda della loro frequenza e intensità.

Queste risposte a eventi variabili come le ondate di calore si aggravano e sono aggravate dagli effetti causati dall’aumento rapido e costante delle temperature oceaniche, ha affermato Witman.

Witman ha collaborato con Andrew Pershing dell’organizzazione no-profit Climate Central, che ha studiato biologia alla Brown, e John Bruno, professore di biologia all’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill, che ha conseguito un dottorato di ricerca. in ecologia e biologia evoluzionistica da Brown.

Nel loro articolo, Bruno, Pershing e Witman hanno considerato come gli organismi e le comunità si adattano o si adattano sia a tendenze regolari che a cambiamenti variabili, e poi hanno esaminato i processi che influenzano la velocità con cui le comunità marine si adattano ai cambiamenti nel loro ambiente fisico, così come quei processi che potrebbero ostacolare l’adattamento o l’acclimatazione. I ricercatori hanno sottolineato che tutti questi fattori illustrano perché è fondamentale considerare entrambi i tipi di cambiamento quando si studia il clima marino.

“Se studiamo solo il modo in cui gli organismi rispondono al trend regolare, perdiamo tutta la variabilità che sta guidando il cambiamento ecologico”, ha detto Witman. “Non è solo una questione di peggioramento dello stress fisiologico nel tempo; ci sono anche eventi variabili che hanno i loro effetti a catena”.

Nel documento, i ricercatori hanno creato un modello globale che mostra la variabilità della temperatura rispetto alla tendenza, evidenziando le regioni in cui è probabile che le temperature estreme abbiano effetti particolarmente deleteri. Nelle aree del Golfo del Maine, del Mar dei Caraibi e del Mar Mediterraneo, scrivono, ci sono alte probabilità di eventi di riscaldamento eccezionali e “sorprese ecologiche”. La ricerca mostra che le specie fondamentali di queste regioni, come alghe e coralli, hanno già subito sostanziali cambiamenti legati al clima.

“Queste aree, in particolare, meritano indagini per migliorare la nostra comprensione di ciò che accadrà in futuro, così come la nostra concezione di ciò che chiamiamo ‘il nuovo oceano'”, ha detto Witman.

Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Science Foundation, Biological Oceanography Program (OCE-2035354, OCE-1851866, OCE-2128592).

Fonte: Università Marrone



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