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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Sostituzione chimica dell’esplosivo TNT più dannoso per le piante, lo dimostra uno studio

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Il crescente utilizzo di un composto chimico per sostituire il TNT negli ordigni esplosivi ha un effetto dannoso e duraturo sulle piante, ha dimostrato una nuova ricerca.

Negli ultimi anni si è iniziato a sostituire il TNT con il DNAN, ma finora si sapeva molto poco sull’impatto di questa sostanza sull’ambiente e su quanto tempo può rimanere nel suolo.

I ricercatori dell’Università di York studiano l’impatto ambientale dell’esplosivo TNT da più di un decennio. Hanno dimostrato che il composto chimico, utilizzato dai militari di tutto il mondo, rimane nelle radici delle piante dove inibisce la crescita e lo sviluppo.

Ora un nuovo studio, condotto dal professor Neil Bruce presso il Dipartimento di Biologia dell’Università di York e direttore del Centro per i nuovi prodotti agricoli (CNAP), ha dimostrato che il DNAN ha effetti simili al TNT, ma si accumula in tutta la pianta e permane per più tempo.

Il professor Neil Bruce ha dichiarato: “Similmente al TNT, il DNAN reagisce con un enzima chiave della pianta, generando superossido reattivo, che è altamente dannoso per le cellule. Nel corso della nostra ricerca abbiamo modificato geneticamente le piante per disintossicare con successo i terreni contaminati dalle munizioni.

“Purtroppo il DNAN è una storia molto diversa dal TNT, poiché si accumula nelle parti fuori terra della pianta. Mentre le piante possono utilizzare processi naturali per ridurre la tossicità del TNT, i nostri studi hanno scoperto che le piante sembrano non avere un modo naturale per combatterlo. gli effetti tossici del DNAN, il che significa che persiste nella pianta ed è tossico a concentrazioni molto più basse.”

I ricercatori avvertono che poiché il DNAN è presente in tutta la pianta e non solo nel sistema radicale, come nel caso del TNT, esiste un rischio maggiore che gli animali mangino la pianta infetta, introducendo la tossina nella catena alimentare.

In studi precedenti del team di York, l’erba geneticamente modificata veniva coltivata su terreni contaminati da esplosivi militari, che degradavano con successo i contaminanti a livelli non rilevabili nei tessuti vegetali, ma attualmente non esiste un metodo simile per rimuovere o ridurre il DNAN.

Si stima che gli Stati Uniti abbiano oltre 10 milioni di ettari di terreno militare contaminati da componenti di esplosivi e il governo americano stima che la bonifica degli ordigni inesplosi sui soli poligoni di addestramento militare costerà dai 16 ai 165 miliardi di dollari.

La dott.ssa Liz Rylott, coautrice dello studio del Dipartimento di Biologia dell’Università di York, ha dichiarato: “Gli ultimi anni hanno visto un’escalation di esplosivi militari a causa di conflitti globali, e quindi stiamo potenzialmente osservando un inquinamento su vasta scala, il che significa c’è un urgente bisogno e interesse nello sviluppo di strategie di bonifica sostenibili basate sulle piante.

“Inoltre, non sappiamo quali siano i limiti della tossicità del DNAN negli esseri umani, quindi la nostra speranza è che la nostra ultima ricerca evidenzi che è urgentemente necessario ulteriore lavoro per comprenderne gli effetti”.

Questa ricerca, pubblicata sulla rivista Piante naturaliè stato finanziato dal Programma di ricerca e sviluppo ambientale strategico (SERDP) del Dipartimento della difesa degli Stati Uniti ed è stato realizzato in collaborazione con ricercatori del Centro di ricerca e sviluppo degli ingegneri dell’esercito americano (ERDC), Corpo degli ingegneri dell’esercito americano.



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