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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Bombe a orologeria invasive: una minaccia ecologica nascosta

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Secondo un nuovo studio condotto dall’Università della California, Davis, le piante vasive possono rimanere dormienti per decenni o addirittura secoli dopo essere state introdotte in un ambiente prima di espandersi rapidamente e provocare il caos ecologico.

La ricerca, pubblicata su Nature Ecology and Evolution, ha esaminato oltre 5.700 specie di piante invasive in nove regioni del mondo. Rappresenta l’analisi più completa sulle invasioni vegetali condotta fino ad oggi, ha affermato l’autore senior Mohsen Mesgaran, assistente professore presso il Dipartimento di Scienze vegetali dell’UC Davis.

“Più a lungo rimane inattivo, è più probabile che lo ignoriamo”, ha detto Mesgaran. “Questa latenza consente loro di essere trascurati, contribuendo alla loro eventuale comparsa come una seria minaccia invasiva. Sono come bombe a orologeria invasive.”

Lunghi periodi di dormienza

Il team internazionale ha scoperto che quasi un terzo delle piante invasive analizzate mostravano periodi di ritardo tra l’introduzione e la rapida espansione, con un tempo medio di 40 anni. Il periodo dormiente più lungo – quello degli aceri montani nel Regno Unito – è stato di 320 anni.

Considera l’erbaccia comune del prato Piantaggine lanceolata, altrimenti noto come piantaggine o piantaggine buckhorn, che secondo il rapporto ha la dormienza più lunga negli Stati Uniti. Nociva per il bestiame e per le piante autoctone, la pianta fu introdotta negli Stati Uniti nel 1822 e qui si trova ampiamente. La Velvetleaf, introdotta come possibile coltura da fibra, può rimanere inattiva per 50 anni prima di espandersi, minacciando il mais, la soia e altre colture poiché assorbe acqua e sostanze nutritive.

Le specie non autoctone vengono generalmente introdotte in due modi: per caso o attraverso l’importazione intenzionale per scopi medicinali, ornamentali, agricoli e di altro tipo. In California, circa il 65% delle piante invasive sono state introdotte consapevolmente.

“Questa fase di ritardo potrebbe aver avuto un ruolo”, ha detto Mesgaran. “Non lo sapevano. Con l’aumento del commercio, dei trasporti e del turismo avremo più problemi.”

Erbari globali

I ricercatori hanno generato un elenco di piante invasive in Australia, Gran Bretagna, Irlanda, Giappone, Nuova Zelanda, Madagascar, Sud Africa, Giappone e Stati Uniti e hanno utilizzato i registri degli erbari, che sono digitalizzati e accessibili online, per ottenere dati globali sulla posizione. e il tempo delle osservazioni delle specie.

Hanno poi esaminato le tendenze per determinare se le specie mostrassero fasi dormienti e, in tal caso, per quanto tempo. È stata applicata un’analisi delle serie temporali per individuare i periodi di ritardo, seguita da una seconda analisi che ha confrontato il clima durante le fasi di riposo e di espansione.

In alcune delle specie che hanno invaso diverse regioni, i periodi di dormienza variavano a seconda della località. Nel 90% dei casi, le condizioni climatiche erano diverse durante i periodi in cui la specie si diffondeva, suggerendo che le piante aspettavano le giuste condizioni o si adattavano per sopravvivere a un ambiente che un tempo era inadatto, ha detto Mesgaran.

Pianificazione per il futuro

Sapere che i problemi potrebbero incombere in futuro è fondamentale per gestire i parassiti e prevenire un’invasione diffusa e perdite economiche nel futuro. Ciò significa che i coltivatori, i politici e altri soggetti dovrebbero prendere in considerazione i periodi di quiescenza.

“Il problema è che la maggior parte dei modelli che abbiamo per la valutazione del rischio per vedere se le specie saranno invasive e un problema di parassiti in futuro non tengono conto di questa fase di latenza o di questa fase dormiente”, ha detto Mesgaran. “Non è che non saranno un problema, è solo la calma prima della tempesta.”

Il prossimo passo della ricerca sarà quello di esaminare il clima nativo delle specie invasive rispetto alle condizioni in queste località più recenti.

Hanno contribuito alla ricerca scienziati dell’Università Carolina e dell’Istituto di Botanica nella Repubblica Ceca, dell’Università di Stellenbosch in Sud Africa, dell’Università di Taizhou in Cina, dell’Università di Gottinga e dell’Università di Costanza in Germania, dell’Università di Melbourne in Australia e dell’Università di Vienna in Austria. .

La ricerca è stata supportata da sovvenzioni della Fondazione tedesca per la ricerca, della Fondazione ceca della scienza, dell’Accademia ceca delle scienze, del Forum Belmont e del Partenariato europeo per la biodiversità.



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