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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L’impatto di un asteroide rilascia zolfo meno letale nell’estinzione dei dinosauri

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Studi precedenti avevano ipotizzato che l’estinzione di massa che spazzò via i dinosauri dalla faccia della Terra fu causata dal rilascio di grandi volumi di zolfo dalle rocce all’interno del cratere da impatto Chicxulub 66 milioni di anni fa. Un nuovo studio condotto da un team internazionale guidato da Katerina Rodiouchkina (Università di Tecnologia di Luleå in Svezia, UGent e VUB in Belgio) mette in discussione questo scenario. Utilizzando misurazioni empiriche rivoluzionarie dello zolfo all’interno del relativo strato limite Cretaceo-Paleogene (K-Pg), il team internazionale ha dimostrato che il ruolo dello zolfo durante l’estinzione è stato sovrastimato.

Circa 66 milioni di anni fa, l’asteroide Chicxulub, stimato in 10-15 chilometri di diametro, colpì la penisola dello Yucatán (nell’attuale Messico), creando un cratere da impatto largo 200 chilometri. Questo impatto ha innescato una reazione a catena di eventi distruttivi tra cui un rapido cambiamento climatico che alla fine ha portato all’estinzione dei dinosauri non aviari e in totale di circa il 75% delle specie sulla Terra. Il principale colpevole è molto probabilmente l’“impatto invernale”, causato dal massiccio rilascio di polvere, fuliggine e zolfo nell’atmosfera, che ha portato a freddo estremo, oscurità e al collasso della fotosintesi globale, con effetti duraturi sugli ecosistemi per anni. a decenni dopo l’impatto.

La maggior parte degli studi precedenti consideravano lo zolfo come il fattore più cruciale nel determinare il raffreddamento e l’estinzione dopo l’evento dell’impatto. Tuttavia, le stime del volume degli aerosol di solfato rilasciati dalla vaporizzazione delle rocce colpite in Messico variano ampiamente su due ordini di grandezza da uno studio all’altro. Questo perché tali stime sono in gran parte basate su parametri incerti, come la proporzione di rocce contenenti zolfo nel luogo dell’impatto, la dimensione, la velocità e l’angolo di impatto dell’asteroide e le risultanti pressioni d’urto dei minerali contenenti zolfo.

Nel nuovo studio, Katarina Rodiouchkina e colleghi hanno utilizzato le concentrazioni di zolfo e le composizioni isotopiche provenienti da nuovi carotaggi di rocce da impatto all’interno della regione del cratere, combinate con profili chimici dettagliati nei sedimenti di confine K-Pg in tutto il mondo. In questo modo, gli autori sono stati in grado di stimare empiricamente, per la prima volta, la quantità totale di zolfo rilasciata nell’atmosfera a causa dell’evento di impatto dell’asteroide Chicxulub.

“Invece di concentrarci sull’evento dell’impatto in sé, ci siamo concentrati sulle conseguenze dell’impatto”, spiega la chimica Katerina Rodiouchkina. “Abbiamo prima analizzato l’impronta digitale dello zolfo delle rocce all’interno della regione del cratere che erano la fonte degli aerosol di solfato rilasciati nell’atmosfera. Questi aerosol di solfato si sono distribuiti a livello globale e alla fine sono stati depositati dall’atmosfera sulla superficie terrestre nei mesi o negli anni successivi all’impatto. Lo zolfo è stato depositato attorno allo strato limite K-Pg nei profili sedimentari di tutto il mondo. Abbiamo utilizzato il cambiamento corrispondente nella composizione isotopica dello zolfo per distinguere lo zolfo correlato all’impatto dalle fonti naturali e la quantità totale di zolfo. rilasciato è stato calcolato attraverso il bilancio di massa.”

Gli scienziati hanno rivelato che sono stati rilasciati un totale di 67 ± 39 miliardi di tonnellate di zolfo, circa cinque volte meno di quanto precedentemente stimato nei modelli numerici. Ciò suggerisce un “inverno dall’impatto” più mite di quanto si credesse in precedenza, che porterà a un calo della temperatura meno grave e a una ripresa climatica più rapida, che avrebbe potuto contribuire alla sopravvivenza di almeno il 25% delle specie sulla Terra dopo l’evento. Sebbene lo zolfo rimanga il principale motore del raffreddamento globale, è importante notare che un recente studio dell’Osservatorio reale del Belgio e della VUB suggerisce che un massiccio pennacchio di polveri sottili di dimensioni micrometriche potrebbe aver svolto un ruolo cruciale nella creazione di un ciclo di due anni. lungo periodo di buio, bloccando la fotosintesi e aggravando ulteriormente gli impatti ambientali.

Lo studio è frutto di una collaborazione tra Luleå University of Technology, Ghent University (UGent), Vrije Universiteit Brussel (VUB), Royal Observatory of Belgium (ROB), Université Libre de Bruxelles (ULB), Leibniz-Institute for Baltic Sea Research Warnemünde (IOW ), Università di Greifswald, Università di Rostock, Australian Laboratory Services (ALS) Scandinavia AB, Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven) e Royal Belgian Istituto di Scienze Naturali (RBINS). Questa ricerca è stata sostenuta dalla Research Foundation Flanders (FWO) attraverso il programma EOS-Excellence of Science (progetto ET-HoME) e il finanziamento Hercules per l’acquisizione di uno spettrometro di massa ICP multi-collettore presso UGent, VUB Strategic Research Program, Chicxulub BRAIN-be (Belgian Research Action through Interdisciplinary Networks) e il progetto FED-tWIN MicroPAST, entrambi attraverso l’Ufficio belga per la politica scientifica (BELSPO).



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