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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Le reti rosse segnalano “stop” agli insetti nocivi e riducono la necessità di insetticidi

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Secondo un nuovo studio, le reti rosse sono più efficaci nel tenere lontani i comuni insetti nocivi agricoli rispetto alle tipiche reti nere o bianche. I ricercatori hanno sperimentato l’effetto delle reti rosse, bianche, nere e di colori combinati nel dissuadere i tripidi della cipolla dal mangiare i porri Kujo, chiamati anche cipolle gallesi. Sia nei test di laboratorio che sul campo, le reti rosse si sono rivelate significativamente più efficaci nel scoraggiare gli insetti rispetto ad altri colori. Inoltre, nei test sul campo, i raccolti di cipolle parzialmente o completamente coperti da rete rossa hanno richiesto il 25-50% in meno di insetticida rispetto a quello necessario per un campo completamente scoperto. Cambiare le reti agricole da nere o bianche a rosse potrebbe aiutare a ridurre l’uso di pesticidi e il relativo impatto negativo che può avere sull’ambiente, sostenendo al contempo pratiche agricole più sostenibili ed efficaci.

Gli insetti nocivi possono essere un incubo per qualsiasi giardiniere. Non appena compaiono i germogli freschi, questi si ricoprono di afidi, scarafaggi e altri insetti in cerca di uno spuntino gustoso. Sebbene gli insetticidi sintetici siano ampiamente utilizzati per controllare i parassiti nei giardini e nelle colture agricole, molti sono noti per causare danni all’ambiente naturale penetrando nel suolo e nelle riserve idriche e avvelenando piante, animali selvatici e insetti innocui. Alcuni parassiti stanno anche diventando resistenti alle sostanze chimiche, quindi gli agricoltori sono a corto di opzioni su cosa utilizzare e hanno bisogno di applicarlo più spesso.

Le reti agricole sono un altro modo per proteggere i raccolti e ridurre l’uso di insetticidi. Potresti vedere le tipiche serre con reti bianche, nere o blu quando passi accanto a un frutteto o un campo di verdure. Come una zanzariera sopra un letto, impediscono fisicamente agli insetti di raggiungere i raccolti. È logico pensare che la caratteristica più importante di queste reti sia la dimensione dei fori nelle maglie. Più piccolo è il foro, più piccolo deve essere l’insetto per entrare. Tuttavia, un gruppo di ricerca del Centro per l’agricoltura, la silvicoltura e la pesca della prefettura di Kyoto e l’Università di Tokyo hanno scoperto che il colore della rete può fungere da deterrente ancora più importante.

“Abbiamo testato reti rosse che avevano una dimensione di maglia più grande del corpo dell’insetto, ma comunque più efficaci di altre reti convenzionali nere o bianche con una dimensione di maglia più piccola. Questo ‘controllo ottico dei parassiti’ si basa sulla natura della visione dei colori degli insetti per tenere lontani i parassiti”, ha spiegato il professor Masami Shimoda della Graduate School of Agricultural and Life Sciences dell’Università di Tokyo. “La maggior parte degli insetti non ha fotorecettori rossi negli occhi ed è difficile per loro vedere il colore rosso, quindi abbiamo trovato curioso che un colore invisibile possa essere usato per controllarli.”

Il team si è concentrato su un parassita, la cipolla, tripide (Tripidi tabaci). Questo insetto è altamente resistente agli insetticidi e causa ingenti danni a una serie di importanti colture in tutto il mondo, mangiandole e diffondendo virus dannosi. I ricercatori hanno testato tre combinazioni di colori delle reti rosse (rosso-bianco, rosso-nero e rosso-rosso) con tre dimensioni di maglia (2 millimetri, 1 mm e 0,8 mm). Hanno anche testato tipiche reti combinate nere, bianche e nere-bianche delle stesse dimensioni, in laboratorio e sul campo.

Nel complesso, tutte le reti che includevano fibre rosse hanno ottenuto risultati significativamente migliori nel tenere lontani i tripidi delle cipolle rispetto alle reti nere o bianche. Nella seconda prova all’aperto, i ricercatori hanno testato l’efficacia della rete rosso-rossa a diversi livelli di copertura: nessuna copertura, copertura totale, solo superiore e solo laterale. A causa di un’epidemia di tripidi della cipolla nella zona, è stato utilizzato un insetticida. L’appezzamento completamente coperto richiedeva la minima quantità di insetticida e produceva cipolle di alto valore commerciale. Gli appezzamenti coperti solo dal soffitto o dai lati hanno richiesto un’ulteriore applicazione di insetticida, rispetto all’appezzamento completamente coperto. Rispetto all’appezzamento completamente scoperto, gli appezzamenti con rete rossa hanno complessivamente ridotto il numero di applicazioni di insetticidi necessarie del 25-50%.

“Queste nuove reti rosse sono più costose dei pesticidi, ma sono economiche perché possono essere utilizzate per anni. Sono anche molto efficaci nel controllare i parassiti senza tutto il lavoro richiesto dall’irrorazione dei pesticidi”, ha affermato Shimoda. “Il mio sogno è che in futuro potremo realizzare reti rosse che non sembrino rosse, almeno non all’occhio umano, ma che avrebbero lo stesso effetto sui parassiti. Se tutto va bene, questo ridurrebbe i costi di produzione e potremmo trovare modi per aumentare la durabilità.”

Oltre a ridurre l’infestazione da parte dei tripidi della cipolla, un altro vantaggio delle reti rosse è che, poiché si basano sul colore e non sulla dimensione delle maglie, possono avere fori più grandi. Ciò migliora la traspirabilità, riduce la possibilità di infezioni fungine e migliora l’accesso alla luce solare. Inoltre, grazie al migliore flusso d’aria, le temperature non diventano così elevate all’interno della serra, rendendo più facile per gli agricoltori lavorare all’interno.

“Se i consumatori fossero interessati a questo tipo di agricoltura sostenibile e all’utilizzo di meno pesticidi chimici, non ho dubbi che questa soluzione semplice ma efficace si diffonderà ampiamente”, ha affermato Shimoda. “La mia famiglia è stata coltivatrice a tempo pieno sin dal periodo Edo (17th secolo), e io stesso mi diverto a coltivare frutta e verdura su piccola scala, anche se i parassiti possono renderlo difficile. Vale la pena coltivare la propria frutta e verdura e mangiarla fresca.”



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