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 potrebbe diventare il principale motore del declino della biodiversità entro la metà del secolo

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Secondo un ampio studio multi-modello pubblicato su Scienza. Le proiezioni mostrano che il cambiamento climatico potrebbe diventare il principale motore del declino della biodiversità entro la metà del 21° secolo.

L’analisi è stata condotta dal Centro tedesco per la ricerca integrativa sulla biodiversità (iDiv) e dall’Università Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) ed è il più grande studio di modellizzazione di questo genere fino ad oggi. I ricercatori hanno confrontato tredici modelli per valutare l’impatto del cambiamento dell’uso del territorio e del cambiamento climatico su quattro distinti parametri di biodiversità, nonché su nove servizi ecosistemici.

LA BIODIVERSITÀ GLOBALE POTREBBE ESSERE DIMINUITA DAL 2% ALL’11% A CAUSA DEL SOLO CAMBIAMENTO NELL’USO DEL SUOLO

Secondo la Piattaforma intergovernativa sulla biodiversità e i servizi ecosistemici (IPBES), il cambiamento dell’uso del territorio è considerato il principale motore del cambiamento della biodiversità. Tuttavia, gli scienziati sono divisi su quanto sia cambiata la biodiversità negli ultimi decenni. Per rispondere meglio a questa domanda, i ricercatori hanno modellato gli impatti dei cambiamenti nell’uso del territorio sulla biodiversità nel corso del XX secolo. Hanno scoperto che la biodiversità globale potrebbe essere diminuita dal 2% all’11% a causa del solo cambiamento nell’uso del suolo. Questo intervallo copre una gamma di quattro parametri di biodiversità1 calcolato da sette diversi modelli.

“Includendo tutte le regioni del mondo nel nostro modello, siamo stati in grado di colmare molti punti ciechi e affrontare le critiche di altri approcci che lavorano con dati frammentati e potenzialmente distorti”, afferma il primo autore, il professor Henrique Pereira, capo del gruppo di ricerca presso iDiv e MLU. “Ogni approccio ha i suoi vantaggi e svantaggi. Riteniamo che il nostro approccio di modellazione fornisca la stima più completa delle tendenze della biodiversità in tutto il mondo.”

TENDENZE MISTE PER I SERVIZI ECOSISTEMATICI

Utilizzando un’altra serie di cinque modelli, i ricercatori hanno anche calcolato l’impatto simultaneo del cambiamento dell’uso del territorio sui cosiddetti servizi ecosistemici, vale a dire i benefici che la natura offre agli esseri umani. Nel secolo scorso hanno riscontrato un massiccio aumento approvvigionamento servizi ecosistemici, come la produzione di cibo e legname. Al contrario, regolamentare i servizi ecosistemici, come l’impollinazione, la ritenzione di azoto o il sequestro del carbonio, sono moderatamente diminuiti.

LA COMBINAZIONE DEI CAMBIAMENTI CLIMATICI E DELL’USO DEL TERRITORIO POTREBBE PORTARE ALLA PERDITA DI BIODIVERSITÀ IN TUTTE LE REGIONI DEL MONDO

I ricercatori hanno anche esaminato come la biodiversità e i servizi ecosistemici potrebbero evolversi in futuro. Per queste proiezioni, hanno aggiunto ai loro calcoli il cambiamento climatico come fattore crescente del cambiamento della biodiversità.

Secondo i risultati, il cambiamento climatico metterà a dura prova la biodiversità e i servizi ecosistemici. Sebbene il cambiamento nell’uso del territorio rimanga rilevante, il cambiamento climatico potrebbe diventare il principale motore della perdita di biodiversità entro la metà del secolo. I ricercatori hanno valutato tre scenari ampiamente utilizzati: da uno sviluppo sostenibile a uno scenario ad alte emissioni. Per tutti gli scenari, gli impatti combinati del cambiamento dell’uso del territorio e del cambiamento climatico si traducono in una perdita di biodiversità in tutte le regioni del mondo.

Sebbene la tendenza generale al ribasso sia coerente, esistono notevoli variazioni tra regioni, modelli e scenari del mondo.

LE PROIEZIONI NON SONO PREVISIONI

“Lo scopo degli scenari a lungo termine non è quello di prevedere cosa accadrà”, afferma la coautrice Dott.ssa Inês Martins dell’Università di York. “Si tratta piuttosto di comprendere le alternative, e quindi evitare queste traiettorie, che potrebbero essere meno desiderabili, e selezionare quelle che hanno risultati positivi. Le traiettorie dipendono dalle politiche che scegliamo, e queste decisioni vengono prese giorno per giorno.” Martins ha co-diretto le analisi del modello ed è un ex-allievo di iDiv e MLU.

Gli autori notano inoltre che anche lo scenario più sostenibile valutato non mette in atto tutte le politiche che potrebbero essere messe in atto per proteggere la biodiversità nei prossimi decenni. Ad esempio, la diffusione della bioenergia, una componente chiave dello scenario di sostenibilità, può contribuire a mitigare il cambiamento climatico, ma può allo stesso tempo ridurre gli habitat delle specie. Al contrario, in nessuno degli scenari sono state esplorate misure per aumentare l’efficacia e la copertura delle aree protette o il rewilding su larga scala.

I MODELLI AIUTANO A IDENTIFICARE POLITICHE EFFICACI

Secondo i ricercatori, valutare gli impatti delle politiche concrete sulla biodiversità aiuta a identificare quelle politiche più efficaci per salvaguardare e promuovere la biodiversità e i servizi ecosistemici. “Ci sono sicuramente incertezze a livello di modellizzazione”, aggiunge Pereira. “Tuttavia, i nostri risultati mostrano chiaramente che le politiche attuali sono insufficienti per raggiungere gli obiettivi internazionali sulla biodiversità. Abbiamo bisogno di rinnovati sforzi per fare progressi contro uno dei maggiori problemi del mondo, ovvero il cambiamento della biodiversità causato dall’uomo”.

1ricchezza di specie globali, ricchezza di specie locali, estensione media degli habitat delle specie, integrità della biodiversità



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