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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Gli oceani emettono zolfo e raffreddano il clima più di quanto si pensasse in precedenza

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I ricercatori hanno quantificato per la prima volta le emissioni globali di un gas di zolfo prodotto dalla vita marina, rivelando che raffredda il clima più di quanto si pensasse, soprattutto nell’Oceano Antartico.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Progressi scientifici, mostra che gli oceani non solo catturano e ridistribuiscono il calore del sole, ma producono gas che creano particelle con effetti climatici immediati, ad esempio attraverso lo schiarimento delle nuvole che riflettono questo calore.

Amplia l’impatto climatico dello zolfo marino perché aggiunge un nuovo composto, il metantiolo, che in precedenza era passato inosservato. I ricercatori hanno rilevato il gas solo di recente, perché era notoriamente difficile da misurare e i lavori precedenti si erano concentrati sugli oceani più caldi, mentre gli oceani polari sono i punti caldi delle emissioni.

La ricerca è stata condotta da un team di scienziati dell’Istituto di scienze marine (ICM-CSIC) e dell’Istituto di chimica fisica Blas Cabrera (IQF-CSIC) in Spagna. Tra questi figurava il dottor Charel Wohl, precedentemente presso l’ICM-CSIC e ora presso l’Università dell’East Anglia (UEA) nel Regno Unito.

Le loro scoperte rappresentano un importante passo avanti rispetto a una delle teorie più innovative proposte 40 anni fa sul ruolo dell’oceano nella regolazione del clima terrestre.

Ciò ha suggerito che il plancton microscopico che vive sulla superficie dei mari produce zolfo sotto forma di un gas, il dimetilsolfuro, che una volta nell’atmosfera si ossida e forma piccole particelle chiamate aerosol.

Gli aerosol riflettono parte della radiazione solare nello spazio e quindi riducono il calore trattenuto dalla Terra. Il loro effetto di raffreddamento viene amplificato quando vengono coinvolti nella formazione delle nuvole, con un effetto opposto, ma della stessa entità, a quello dei ben noti gas serra riscaldanti, come l’anidride carbonica o il metano.

I ricercatori sostengono che questo nuovo lavoro migliora la nostra comprensione di come è regolato il clima del pianeta aggiungendo un componente precedentemente trascurato e illustra l’importanza cruciale degli aerosol di zolfo. Evidenziano inoltre l’entità dell’impatto delle attività umane sul clima e il fatto che il pianeta continuerà a riscaldarsi se non verrà intrapresa alcuna azione.

Il dottor Wohl, del Centro per le scienze oceaniche e atmosferiche dell’UEA e uno degli autori principali, ha dichiarato: “Questo è l’elemento climatico con la maggiore capacità di raffreddamento, ma anche il meno compreso. Sapevamo che il metantiolo usciva dall’oceano, ma non avevamo idea di quanto e dove. Inoltre non sapevamo che avesse un tale impatto sul clima.

“I modelli climatici hanno ampiamente sovrastimato la radiazione solare che effettivamente raggiunge l’Oceano Antartico, in gran parte perché non sono in grado di simulare correttamente le nuvole. Il lavoro svolto qui colma parzialmente il divario di conoscenze di lunga data tra modelli e osservazioni”.

Con questa scoperta, gli scienziati possono ora rappresentare il clima in modo più accurato in modelli utilizzati per fare previsioni di riscaldamento di +1,5 ºC o +2 ºC, un enorme contributo alla formulazione delle politiche.

“Finora pensavamo che gli oceani emettessero zolfo nell’atmosfera solo sotto forma di dimetilsolfuro, un residuo di plancton che è principalmente responsabile dell’odore evocativo dei crostacei”, spiega il dottor Martí Galí, ricercatore dell’ICM-CSIC e un altro dei principali autori dello studio.

Il dottor Wohl ha aggiunto: “Oggi, grazie all’evoluzione delle tecniche di misurazione, sappiamo che il plancton emette anche metantiolo e abbiamo trovato un modo per quantificare, su scala globale, dove, quando e in quale quantità avviene questa emissione.

“Conoscere le emissioni di questo composto ci aiuterà a rappresentare in modo più accurato le nuvole sull’Oceano Australe e a calcolare in modo più realistico il loro effetto di raffreddamento.”

I ricercatori hanno raccolto tutte le misurazioni disponibili del metantiolo nell’acqua di mare, hanno aggiunto quelle effettuate nell’Oceano Antartico e sulla costa del Mediterraneo e le hanno collegate statisticamente alla temperatura dell’acqua di mare, ottenuta dai satelliti.

Ciò ha permesso loro di concludere che, ogni anno e in media globale, il metantiolo aumenta del 25% le emissioni conosciute di zolfo marino.

“Potrebbe non sembrare molto, ma il metantiolo è più efficiente nell’ossidazione e nella formazione di aerosol rispetto al dimetilsolfuro e, quindi, il suo impatto sul clima è amplificato”, ha affermato il co-responsabile dottor Julián Villamayor, ricercatore presso IQF-CSIC.

Il team ha inoltre incorporato le emissioni marine di metantiolo in un modello climatico all’avanguardia per valutare i loro effetti sul bilancio radiativo del pianeta.

Ha dimostrato che gli impatti sono molto più visibili nell’emisfero meridionale, dove c’è più oceano e meno attività umana, e quindi la presenza di zolfo derivante dalla combustione di combustibili fossili è inferiore.

Il lavoro è stato sostenuto da finanziamenti di organizzazioni tra cui il Consiglio europeo della ricerca e il Ministero spagnolo della scienza e dell’innovazione.



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