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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La lunga attesa che le api tornino alle praterie restaurate

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Le praterie recuperate hanno bisogno di oltre 75 anni di gestione continua per riguadagnare la loro biodiversità perché gli impollinatori specializzati sono lenti al ritorno. La scoperta della Kobe University sottolinea l’importanza di preservare le vecchie praterie come bacini di biodiversità, anche se è altrettanto come le piste da sci.

Le praterie in tutto il mondo stanno rapidamente scomparendo a causa della conversione e dell’abbandono dell’uso del suolo, portando a una perdita ben documentata di biodiversità delle praterie. Il ripristino delle praterie abbandonate rimuovendo la vegetazione legnosa e riprendendo le tradizionali pratiche di gestione del suolo ha effetti positivi sulla biodiversità. Tuttavia, è anche noto che questa diversità è in ritardo rispetto a quella delle vecchie praterie che sono state sottoposte a una gestione continua fino a diversi millenni. L’ecologo della Kobe University Ushimaru Aushi afferma: “Le ragioni di ciò non sono veramente chiare e non sono state proposte soluzioni soddisfacenti”.

Incontrati da un recente studio che ha dimostrato che le specie vegetali impollinate da insetti impiegano più tempo a riprendersi rispetto a quelle impollinate dal vento, Ushimaru e il suo studente di dottorato Hirayama Gaku hanno deciso di rivolgersi alla loro attenzione verso gli stessi impollinatori. Guardando quali insetti impollinano le piante e con quale successo in praterie di diversa età, da molto recentemente recuperate a gestite continuamente per almeno 300 anni, si sono rivolti alle piste da sci nella prefettura di Nagano come sito di studio. “Non esiste un posto più adatto al rilevamento di praterie restaurate con durate di gestione molto diverse all’interno di un’area relativamente piccola rispetto alle piste da sci”, spiega Hirayama la scelta.

I loro risultati pubblicati nel Journal of Applied Ecology Dipingi un’immagine coerente. Ci vogliono 75 anni di gestione continua per la diversità delle piante nelle praterie recuperate per raggiungere finalmente i livelli paragonabili alle antiche praterie. Tuttavia, questo non è ancora sufficiente per la comunità degli impollinatori. Anche dopo 75 anni, gli impollinatori sono ancora meno specializzati e meno riusciti a impollinare le piante, anche se la comunità si sposta continuamente verso una maggiore specializzazione e un’impollinazione di successo man mano che le praterie invecchiano. Hirayama riassume dicendo: “La scoperta dimostra che una volta che una volta preziose vecchie praterie sono perse, il loro restauro non può essere raggiunto rapidamente”.

Ciò che guida questo ritardo non è una inferiore diversità di impollinatori in sé, è l’identità degli impollinatori. Le praterie recentemente restaurate sono visitate principalmente da mosche e hoverflie che sono generalisti e quindi spesso trasportano polline da una pianta ai fiori di una specie diversa. Sulle vecchie praterie, d’altra parte, gli impollinatori sono in larga misura api e farfalle specializzate in una specie alla volta, garantendo così che il polline venga trasferito alle specie vegetali giuste.

Lo studio mostra quindi l’importanza di considerare le comunità di impollinatori per gli sforzi che mirano alla conservazione di piante di praterie minacciate. Innanzitutto, ciò significa che il mantenimento di antichi praterie come riserve per impollinatori specializzati dovrebbe essere una priorità assoluta per gli ambientalisti. Ma Ushimaru sottolinea qualcos’altro, dicendo “Potrebbe anche indicare che il restauro delle praterie non dovrebbe essere lasciato solo alla natura, ma potrebbe richiedere un coinvolgimento umano attivo come la semina semi o piantando piantine di piante di praterie in polimerizzazione native.”

Questa ricerca è stata finanziata dalla Japan Science Society, dal Fondo della prefettura di Nagano per promuovere l’attività scientifica, la Japan Society for the Promotion of Science (sovvenzioni 19H03303 e 22K06400) e l’Agenzia per il restauro e la conservazione ambientale (Grant JPMEERF20234005). È stato condotto in collaborazione con ricercatori dell’Università di Tsukuba e dell’Università di Toyama.



Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com

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