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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5.700 anni Archivio di tempeste mostrano aumento delle tempeste tropicali e degli uragani nei Caraibi

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Una tempesta, anche una volta che è passata, può lasciare tracce nell’oceano che durano per migliaia di anni. Questi consistono in strati di sedimenti composti da particelle grossolane, che sono diverse dai sedimenti più fini associati al bel tempo. Nei Caraibi, un team di ricerca internazionale guidato dalla Goethe University Frankfurt ha ora esaminato tali sedimenti usando un nucleo di 30 m da un Belize offshore di “buca blu”. L’analisi mostra che negli ultimi 5.700 anni, la frequenza delle tempeste tropicali e degli uragani nella regione è costantemente aumentata. Per il 21 ° secolo, il team di ricerca prevede un aumento significativo della frequenza regionale della tempesta a seguito dei cambiamenti climatici.

Nelle acque poco profonde dell’atollo della barriera corallina del faro, situato a 80 chilometri dalla costa del piccolo paese centroamericano del Belize, il fondo del mare cade improvvisamente. Assomigliando a un occhio blu scuro circondato da barriere coralline, il “Great Blue Hole” è una grotta sottomarina profonda di 125 metri con un diametro di 300 metri, che ha avuto origine migliaia di anni fa da una grotta carsica situata su un’isola calcarea. Durante l’ultima era glaciale, il tetto della grotta è crollato. Quando le calotte glaciali si sono sciolte e il livello del mare globale ha iniziato a salire, la grotta è stata successivamente allagata.

Nell’estate del 2022, un team di scienziati – guidato dal Prof. Eberhard Gischler, capo del gruppo di ricerca sulla biostituzione dell’Università di Goethe di Francoforte e finanziato dalla Fondazione di ricerca tedesca (Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG) – trasportava una piattaforma di perforazione sul mare aperto al “grande buco blu”. Hanno quindi proceduto a estrarre un nucleo di sedimenti di 30 metri dalla grotta sottomarina, che ha accumulato sedimenti per circa 20.000 anni. Il nucleo è stato successivamente analizzato da un gruppo di ricerca delle università di Francoforte, Colonia, Göttingen, Amburgo e Bern.

Gli strati grossolani sono una testimonianza delle tempeste tropicali

Circa 7.200 anni fa, l’ex isola calcarea di quello che ora è il faro fu inondato dal mare. I sedimenti a strati nella parte inferiore del “Great Blue Hole” servono come archivio per eventi meteorologici estremi degli ultimi 5.700 anni, tra cui tempeste tropicali e uragani. Il dott. Dominik Schmitt, un ricercatore del gruppo di ricerca sulla biostruzione e l’autore principale dello studio, spiega: “A causa delle condizioni ambientali uniche-tra cui le acque di fondo senza ossigeno e diversi strati d’acqua stratificati-sedimenti marini fine potrebbero sistemarsi in gran parte indisturbati nel” grande buco blu “. All’interno del nucleo dei sedimenti, assomigliano un po ‘agli anelli degli alberi, con gli strati annuali che si alternano di colore tra grigio-verde e verde chiaro a seconda del contenuto organico. ” Le onde di tempesta e le ondate di tempesta trasportavano particelle grossolane dal bordo della barriera corallina dell’atollo nel “grande buco blu”, formando distinti strati di eventi sedimentari (tempestiti) nella parte inferiore. “I tempestiti si distinguono dai sedimenti grigio-verde grigio in termini di dimensioni, composizione e colore del grano, che vanno dal beige al bianco”, afferma Schmitt.

Il team di ricerca ha identificato e ha frequentato con precisione un totale di 574 eventi di tempesta negli ultimi 5.700 anni, offrendo approfondimenti senza precedenti sulle fluttuazioni climatiche e sui cicli di uragano nei Caraibi sudoccidentali. I dati strumentali e i record umani disponibili fino ad oggi avevano coperto solo negli ultimi 175 anni.

Incidenza in aumento delle tempeste nel sud -ovest dei Caraibi

La distribuzione degli strati di eventi di tempesta nel nucleo dei sedimenti rivela che la frequenza delle tempeste tropicali e degli uragani nei Caraibi sudoccidentali è costantemente aumentata negli ultimi sei millenni. Schmitt spiega: “Un fattore chiave è stato lo spostamento verso sud della zona equatoriale a bassa pressione. Nota come zona di convergenza intertropicale, questa zona influenza la posizione delle principali aree di formazione delle tempeste nell’Atlantico e determina come le tempeste tropicali e gli uragani si muovono e dove fanno sbarcare in Caribbean.”

Il team di ricerca è stato anche in grado di correlare temperature più elevate della superficie del mare con una maggiore attività di tempesta. Schmitt afferma: “Queste fluttuazioni a breve termine si allineano a cinque distinti periodi climatici caldi e freddi, che hanno anche influito sulle temperature dell’acqua nell’Atlantico tropicale”.

I cambiamenti climatici si traducono in una maggiore attività di tempesta

Negli ultimi sei millenni, tra i quattro e i sedici tempeste tropicali e gli uragani passarono sopra il “grande buco blu” per secolo. Tuttavia, i nove strati di tempesta degli ultimi 20 anni indicano che gli eventi meteorologici estremi saranno significativamente più frequenti in questa regione nella 21st secolo. Gischler avverte: “I nostri risultati suggeriscono che circa 45 tempeste tropicali e uragani potrebbero passare su questa regione solo nel nostro secolo. Ciò supererebbe di gran lunga la naturale variabilità degli passati millenni.” Le fluttuazioni del clima naturale non possono spiegare questo aumento, i ricercatori sottolineano, indicando invece il riscaldamento in corso durante l’era industriale, il che si traduce in aumento delle temperature oceaniche e più forti eventi globali di La Niña, creando così condizioni ottimali per la frequente formazione di tempeste e la loro rapida intensificazione.



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