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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Il cambiamento climatico minaccia maggiormente gli elefanti più anziani, mettendo a repentaglio il futuro degli elefanti africani

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Un team collaborativo di ricercatori dell’Università del Massachusetts Amherst e della Wildlife Conservation Society (WCS), che gestisce il più grande programma di conservazione sul campo del mondo, ha condotto una ricerca prima nel suo genere su come il cambiamento climatico globale influisce sugli elefanti africani. L’opera, pubblicata recentemente in PLOS Sostenibilità e Trasformazione, mostra che gli elefanti più anziani avranno possibilità di sopravvivenza notevolmente ridotte, il che non solo ridurrà drasticamente la capacità complessiva della specie di resistere ai cambiamenti climatici, ma invierà effetti a catena in tutto il paesaggio circostante. Il team ha anche modellato possibili scenari di mitigazione, che WCS sta già implementando.

Il Grande Paesaggio Virunga africano (GVL) è un’area di 15.700 chilometri quadrati di savane, montagne e laghi in Uganda, Ruanda e Repubblica Democratica del Congo. Ospita gli animali terrestri più grandi dell’Africa, con sette parchi nazionali, tre riserve di foreste tropicali e tre riserve naturali, tre delle quali sono siti del patrimonio mondiale, che coprono l’88% dell’area. Ospita anche una popolazione di elefanti africani il cui numero è diminuito così precipitosamente nel corso dell’ultimo secolo che ora sono elencati come in pericolo critico dalla Lista Rossa dell’Unione Internazionale per la Conservazione.

Gli elefanti svolgono un ruolo chiave nel modificare e sostenere i loro paesaggi disperdendo i semi delle piante di cui si nutrono, abbattendo alberi e arricchendo la fertilità del suolo con il loro sterco. Svolgono anche un ruolo importante in molte culture africane.

Ad oggi, pochi studi si sono concentrati sulle dinamiche dell’ambiente, sui cambiamenti climatici, sulla demografia degli elefanti e su come il cambiamento dell’habitat influenza gli elefanti nel lungo periodo. Per avere un quadro più chiaro di come potrebbe essere il futuro degli elefanti e di cosa possiamo fare per garantire al meglio la loro sopravvivenza, l’autore principale Simon Nampindo, che ha completato questa ricerca come parte del suo dottorato di ricerca. in conservazione ambientale per UMass Amherst e che ora è direttore nazionale per WCS Uganda, e Timothy Randhir, professore di conservazione ambientale presso UMass Amherst, hanno costruito un modello dinamico dei sistemi. “Questo modello”, afferma Nampindo, “può esaminare tutte le diverse dinamiche ambientali e demografiche all’interno di un sistema. Per la prima volta, siamo in grado di ottenere una visione completa di come potrebbe essere il futuro per gli elefanti africani di fronte del cambiamento climatico.”

Nampindo e Randhir hanno costruito il loro modello utilizzando dati sul numero di elefanti, cambiamenti storici nel paesaggio e diversi scenari futuri di cambiamento climatico che rappresentano 1,6º, 2,8º e 4,3º Celsius di riscaldamento nei prossimi 80 anni. Infine, hanno tracciato l’effetto che ciascuno degli scenari climatici avrebbe avuto su cinque fasce di età degli elefanti: sotto i 10 anni, 11 – 30, 31 – 40, 41 – 50 e più di 50 anni, perché, come Randhir afferma che “qualsiasi impatto su una classe di età ha un effetto comunitario su tutta la popolazione”.

“Abbiamo scoperto che gli elefanti più anziani saranno fortemente colpiti dal riscaldamento in ogni scenario”, afferma Nampindo. “Gli elefanti sono matriarcali: i loro leader sono le mucche più anziane, e le mandrie dipendono dalla loro saggezza, dalla loro lunga memoria e dalla capacità di superare in astuzia le prede, e se si perdono a causa del cambiamento climatico, ciò causerà il caos alle mandrie più giovani e sopravvissute, poiché così come cambiare i profili genetici e le strutture della mandria. Ci saranno anche effetti a catena attraverso il panorama del GVL.”

“Ma”, dice Randhir, “questo modello non solo ci dice quali sono le minacce, ma possiamo anche usarlo per dirci quali possibilità politiche saranno più efficaci per aiutare gli elefanti africani a sopravvivere”.

Nel caso di una specie come l’elefante, che migra ampiamente oltre i confini nazionali, è particolarmente importante anche capire come politiche diverse potrebbero influenzare le future mandrie, in modo che le agenzie di gestione possano coordinare le loro risposte.

In particolare, Nampindo e Randhir ritengono che sia necessaria una strategia di gestione coordinata della GVL a livello nazionale, regionale e locale per affrontare le minacce del bracconaggio. Gli sforzi anti-bracconaggio ben finanziati sono essenziali, ma sottolineano anche l’importanza dei programmi e dell’istruzione guidati dalla comunità nelle città e nei villaggi in prima linea dove l’interazione uomo-elefante è comune. Anche il paesaggio GVL deve essere gestito in modo appropriato per ridurre l’impatto della frammentazione degli habitat, degli incendi e delle specie invasive.

“Questi risultati sono molto importanti per WCS”, afferma Nampindo. “Se riusciamo a fare un buon lavoro nel proteggere gli elefanti, i nostri sforzi si ripercuoteranno su altre specie, come i leoni e i gorilla di montagna”.

“Più in generale”, afferma Randhir, “la cosa più interessante della modellazione dinamica di questo sistema è che può essere adattata a Qualunque specie migratorie che attraversano i confini politici, dai pesci agli uccelli ai leoni.”



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