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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Come le onde e il mescolamento guidano i sistemi di risalita costiera

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Sono tra le aree più produttive e ricche di biodiversità degli oceani del mondo: regioni costiere risalenti lungo i confini orientali degli oceani Atlantico e Pacifico. Lì, i venti diretti verso l’equatore fanno sì che l’acqua vicino alla superficie si allontani dalla costa. Ciò porta acqua fredda e ricca di sostanze nutritive dalle profondità alla superficie, inducendo la crescita del fitoplancton e fornendo la base per un ricco ecosistema marino in queste regioni.

In alcune regioni tropicali, tuttavia, la produttività è elevata anche quando i venti favorevoli sono deboli. Un team internazionale di ricercatori ha ora studiato i meccanismi fisici che guidano il sollevamento al largo delle coste dell’Angola. Hanno scoperto che la combinazione delle onde intrappolate lungo la costa e l’aumento del rimescolamento sulla piattaforma controllano la produttività in questo sistema. I loro risultati, pubblicati oggi sulla rivista Progressi della scienzapotrebbe aiutare a prevedere la forza dei picchi di produttività stagionale.

“La produttività nella regione ascendente al largo dell’Angola mostra forti fluttuazioni stagionali”, afferma l’autore corrispondente Mareike Körner, dottoranda presso l’Unità di ricerca Oceanografia fisica presso il Centro GEOMAR Helmholtz per la ricerca oceanica di Kiel. “La principale stagione di risalita avviene nell’inverno australe, da luglio a settembre. Durante questo periodo, nelle acque al largo della costa angolana, la produttività primaria è molto elevata e, di conseguenza, c’è molta pesca.”

Le onde all’interno dell’oceano svolgono un ruolo cruciale per la produttività, facendo sì che l’acqua fredda e ricca di sostanze nutritive si muova su e giù su scale temporali stagionali. Queste onde non si generano localmente al largo delle coste dell’Angola ma hanno origine all’equatore. Lì, le fluttuazioni stagionali del vento creano onde che viaggiano verso est lungo l’equatore. Una volta raggiunto il confine orientale dell’Atlantico equatoriale, eccitano le onde costiere intrappolate, che si propagano verso i poli lungo la costa africana. Nel loro percorso, queste onde costiere intrappolate trasportano acque ricche di nutrienti sulla piattaforma angolana. La forte miscelazione delle maree sulla piattaforma porta i nutrienti in superficie, dove viene indotta una fioritura di fitoplancton. Queste fioriture di plancton possono variare di anno in anno, a seconda dell’intensità e dell’orario di arrivo delle onde intrappolate sulla costa.

Per il loro studio, i ricercatori hanno combinato dati idrografici, di ossigeno, nitrati e satellitari e un modello oceanico regionale.

Körner sottolinea: “La risalita al largo dell’Angola è causata da onde che vengono eccitate all’equatore e poi si propagano lungo la costa africana. Ciò fornisce un potenziale per prevedere la forza e i tempi del picco di produttività biologica al largo dell’Angola su scale temporali stagionali”. Una migliore comprensione dei meccanismi trainanti di questo sistema di risalita costiera dell’Africa sud-occidentale è cruciale anche per valutare possibili cambiamenti futuri, come gli effetti del cambiamento climatico o altri impatti umani, in questo importante ecosistema marino.

Presso GEOMAR “Upwelling in the Atlantic Ocean” è un focus di ricerca nell’ambito della strategia GEOMAR 2030. Dal 2013 GEOMAR conduce ricerche nell’area e ha stabilito un’ampia collaborazione con i colleghi angolani. Sette crociere di ricerca guidate dall’Unità di ricerca Oceanografia fisica hanno fornito dati estesi sulla miscelazione e la distribuzione dei nutrienti sugli scaffali. Dal 2013, inoltre, un ormeggio sotterraneo raccoglie dati su diversi parametri come la velocità attuale, la temperatura, la salinità e l’ossigeno.



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