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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In acqua calda: resilienza dei coralli di fronte ai cambiamenti climatici

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Dall’intensificarsi degli incendi alle inondazioni da record anno dopo anno, gli effetti del cambiamento climatico si sono manifestati in conseguenze devastanti sugli ecosistemi che minacciano le specie in tutto il mondo. Uno di questi ecosistemi in pericolo è quello delle barriere coralline, che svolgono un ruolo importante nel sostenere la biodiversità negli oceani del pianeta, ma si trovano ad affrontare condizioni sempre più severe a causa del riscaldamento delle acque che porta a un fenomeno noto come ondate di calore marino.

Per quasi un decennio, Katie Barott, assistente professore di biologia presso l’Università della Pennsylvania, ha guidato un team collaborativo di ricercatori che studiano due specie di coralli alle Hawaii per comprendere meglio la loro adattabilità agli effetti dei cambiamenti climatici. Il loro recente articolo pubblicato su Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze fa luce su questo problema, rivelando i modi complessi e vari in cui i coralli si stanno adattando, o lottano per adattarsi, all’ambiente oceanico in rapida evoluzione.

“Abbiamo monitorato più di 40 grandi colonie di coralli in 10 anni e abbiamo scoperto che alcune specie hanno una migliore capacità di resistere e riprendersi dalle successive ondate di caldo marino dopo essere sopravvissute a uno di questi eventi”, afferma Barott. “È un po’ come allenarsi: più spesso ti alleni, più facile sarà affrontare lo stesso stress da esercizio.”

I ricercatori hanno studiato due specie di coralli dominanti nella baia di Kaneohe a Oahu, Hawaii: corallo di riso, Montipora capitatae corallo dita, Porites compressa. Nel corso del decennio, questi coralli sono stati sottoposti a significative ondate di calore marino nel 2014, 2015 e 2019. Queste hanno fornito un’opportunità unica per identificare gli individui resistenti allo sbiancamento e quelli sensibili allo sbiancamento di ciascuna specie e quindi osservare le loro risposte allo stress da calore ripetuto. Le loro scoperte evidenziano la resilienza di alcuni coralli sottolineando la vulnerabilità di altri.

“Una delle nostre scoperte chiave è il ruolo dell’acclimatazione”, afferma Kristen Brown, prima autrice dell’articolo e ricercatrice post-dottorato presso il Barott Lab. “Ciò si riferisce alla capacità di alcuni coralli di adattarsi a temperature più elevate, riducendo così la loro suscettibilità allo sbiancamento, un fenomeno in cui i coralli espellono le alghe che vivono nei loro tessuti, facendoli diventare bianchi e aumentando il rischio di morte.”

I ricercatori hanno scoperto che gli individui resistenti allo sbiancamento di entrambe le specie di coralli sono rimasti pigmentati per tutto il periodo di studio, suggerendo una forma persistente di tolleranza termica; tuttavia, la pigmentazione da sola non era un indicatore definitivo della salute generale o della resilienza.

I ricercatori hanno rivelato modelli di recupero contrastanti tra gli individui sensibili allo sbiancamento di ciascuna specie in seguito alle ondate di caldo. Montipora capitata, nonostante alcune prove di acclimatazione, hanno subito ripetutamente sbiancamenti e hanno mostrato una mortalità significativa fino a tre anni dopo l’ultima ondata di caldo; al contrario, gli individui inizialmente sensibili di Porites compressa hanno mostrato una notevole capacità di recupero e acclimatazione, senza sbiancamento o mortalità durante la terza ondata di caldo e la maggior parte dei parametri fisiologici sono tornati alla normalità entro un anno. Questa differenza sottolinea un aspetto critico della resilienza dei coralli: la capacità non solo di sopravvivere allo stress termico ma di riprendersi efficacemente da esso.

I ricercatori suggeriscono che le risposte dei coralli al cambiamento climatico sono diverse e complesse, influenzate da una serie di fattori, tra cui caratteristiche specie-specifiche e l’esposizione passata a fattori di stress ambientale. E, come passo successivo, il team prevede di continuare a monitorare ed esplorare aspetti come la crescita dei coralli, la calcificazione e gli impatti delle ricorrenti ondate di caldo marino.



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