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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Le malattie dei coralli e la qualità dell’acqua svolgono un ruolo chiave per il ripristino dei coralli e gli sforzi di sopravvivenza

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Le malattie dei coralli, in particolare nei Caraibi, hanno causato importanti cali nelle popolazioni di coralli, in particolare colpendo lo Staghorn (Acropora cervicornis) ed elkhorn (A. palmata) coralli, che svolgono un ruolo cruciale negli ecosistemi della barriera corallina. Nonostante gli sforzi per identificare gli agenti patogeni che causano malattie come la malattia della banda bianca (WBD) e la malattia della perdita di tessuto corallo pietroso (SCTLD), gli agenti specifici rimangono in gran parte sconosciuti. I programmi di ripristino dei coralli mirano a ripristinare queste specie di coralli un tempo abbondanti, ma l’efficacia è minacciata da molteplici fattori di stress, inclusi aumenti della frequenza delle malattie e dell’inquinamento dei nutrienti causato dal deflusso delle attività terrestri.

Un recente studio condotto da scienziati dell’Università di Miami NOAA Cooperative Institute for Marine and Atmospher Studies (CIMAS) e del laboratorio oceanografico e meteorologico atlantico (AOML), che ha esaminato le specie di corallo di Staghorn minacciate (Staghorn (Acropora cervicornis), ha scoperto importanti approfondimenti su come diversi genotipi di corallo rispondono ai fattori di stress ambientali. I risultati indicano che mentre alcuni genotipi di corallo mostravano resistenza agli alti livelli di nutrienti o alla malattia, nessuno era resistente a entrambi gli stress contemporaneamente.

Gli scienziati hanno testato 10 genotipi comunemente usati nel restauro dei coralli nel sud della Florida. I campioni di corallo sono stati raccolti da diversi vivai offshore da (Coral Restoration Foundation, Florida Fish and Wildlife e Rosenstiel’s Rescue a Reef Program) e trasportati nel laboratorio di barriera sperimentale Cimas dove sono stati esposti a due condizioni nutritive: normali (ambienti) o alti livelli di ammonio per circa 1,5 mesi. Dopo questo periodo, ogni corallo è stato esposto a una sospensione del tessuto malato di corallo o a una sospensione di tessuto sano (cioè, placebo), creando quattro gruppi di trattamento: nutrienti normali + Placebo, nutrienti normali + malattie, nutrienti elevati + placebo e nutrienti elevati + malattie.

I risultati chiave includono:

• I genotipi di corallo che in precedenza hanno mostrato una resistenza alla malattia non hanno necessariamente sostenuto che la resistenza in questo esperimento, suggerendo che la suscettibilità alla malattia può cambiare in base alla causa della malattia, dell’ambiente o della via di infezione.

• Elevato azoto inorganico disciolto, sotto forma di ammonio, una ridotta sopravvivenza del corallo – anche in assenza di malattie – evidenziando la scarsa qualità dell’acqua come una minaccia significativa.

• Se esposti alla malattia in condizioni normali, quattro genotipi hanno subito una completa mortalità, mentre altri hanno mostrato vari gradi di resilienza.

• Quando entrambi i fattori di stress sono stati combinati, tutti i genotipi hanno avuto tassi di mortalità che vanno dal 30 al 100 percento.

I ricercatori rafforzano l’urgente necessità di migliorare la qualità dell’acqua limitando il deflusso a sostegno degli sforzi di conservazione dei coralli. Poiché i focolai di malattie corali spesso coincidono con lo stress correlato all’inquinamento, la riduzione dell’inquinamento dei nutrienti è fondamentale per migliorare la resilienza dei coralli e aumentare il successo dei progetti di ripristino.

“Se i problemi di qualità dell’acqua non vengono affrontati, sarà difficile per sopravvivere sia per le colonie di coralli selvagge che per quello restaurato in Florida.” Ha detto Ana Palacio, autore principale dello studio e ricercatore di Cimas. “I nostri risultati evidenziano l’importanza di selezionare i genotipi di corallo che sono resilienti per i fattori di stress locali e garantire un miglioramento delle condizioni dell’acqua prima degli sforzi di restauro.”

Le barriere coralline forniscono servizi ecosistemici essenziali, tra cui protezione costiera, biodiversità marina e benefici economici per la pesca e il turismo. Questo studio sottolinea l’importanza delle strategie politiche e di conservazione guidate dalla scienza per salvaguardare questi ecosistemi vitali per il futuro.

Il finanziamento per lo studio è stato fornito a Ana M Palacio-Castro, attraverso la borsa di studio post-dottorato del National Academy of Sciences del National Research Council (NRC) e il programma di conservazione della barriera corallina (Grant 31250)



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