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 barriere coralline trasudano una miriade di sostanze chimiche, alimentando il riciclaggio microbico dinamico dei nutrienti

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Nuove ricerche hanno rivelato la notevole diversità chimica delle sostanze trasudate dalle barriere coralline e hanno dimostrato che migliaia di prodotti chimici diversi derivati ​​da coralli tropicali e alghe sono disponibili per decomporre e utilizzare i microbi. Lo studio, pubblicato di recente in microbiologia ambientale da un team internazionale guidato da Scripps Institution of Oceanography (SIO) e Università delle Hawai’i (UH) presso gli scienziati di Manoa, fornisce approfondimenti cruciali sulle intricate relazioni tra barriere coralline, microrganismi marini e ciclo del carbonio.

Negli ecosistemi dinamici, e specialmente negli ambienti limitati da nutrienti in cui crescono le barriere coralline, non molto andrà sprecato. I microbi dominano quando si tratta di decomposizione, riciclaggio e trasformazione di ciò che gli altri organismi scartano.

“Abbiamo saputo che alcune delle sostanze trasudate su barriere coralline, chiamate esometaboliti, sono disponibili per il metabolismo microbico”, ha affermato Craig Nelson, professore presso la UH Manoa School of Ocean and Earth Science and Technology. “Tuttavia, in questo studio, abbiamo scoperto che il numero e la varietà di esometaboliti che i microbi trovano utili è molto più alto di quanto precedentemente considerato e include centinaia di composti che abbracciano la maggior parte delle ampie classificazioni chimiche.”

“Siamo stati particolarmente sorpresi di scoprire che gli esometaboliti appartenenti alle famiglie chimiche tradizionalmente pensavano di essere più difficili da rompere per i microbi, come anelli di benzene, terpenoidi e steroidi, erano tra quelli che sono in grado di essere utilizzati”, ha dichiarato Zachary Quinlan, autore capo postdoctorale presso il Hawai’i Institute of Marine Biology presso SADUTA SADULATI SADULED a SOUDED AD SOODUTA AD SOODUSATIE AT SOUDER AT SOUDER AT SOUDER AT SOUDER AD SOODUSATI SADULATI SOUDER AT SOUDER AT SOUDER AT SOUDER AT SOUDER AD SIOGHUATI SADULATE AT SOUDUE. “I nostri risultati dipingono un quadro altamente dinamico della produzione di ecosistemi di substrati biodisponibili e dei loro effetti sul metabolismo microbico rilevanti per il ciclismo in carbonio in ambienti marini costieri.”

Ciclo di carbonio e resilienza della barriera corallina

Combinato, tutto il materiale organico disciolto nell’oceano, comprese le sostanze chimiche trasudate dalle barriere coralline, contiene una quantità di carbonio paragonabile alla quantità di anidride carbonica nell’atmosfera. Quindi, gli autori dello studio sottolineano, come i microbi utilizzano questo materiale organico ha una grande influenza sul ciclo globale del carbonio.

Quando c’è uno spostamento nei tipi di organismi che vivono su una scogliera, cioè anche coralli pietrosi rispetto alle alghe carnose, anche la chimica dell’acqua di mare cambia. Oltre al loro studio dettagliato su quali sostanze chimiche vengono trasudate sulla scogliera, il team di ricerca ha anche condotto esperimenti per determinare se i microbi preferivano utilizzare sostanze da coralli pietrosi o alghe.

“Abbiamo osservato che i coralli e le alghe possono facilitare selettivamente la crescita di specifiche comunità microbiche trasudando sostanze chimiche distinte che possono essere utilizzate da specifici tipi di microbi”, ha affermato Linda Wegley Kelly, autrice senior dello studio e ricercatore associato presso SIO. “I nostri risultati evidenziano come lo spostamento da barriere coralline dominate dai coralli alle barriere dominate dalle alghe può alterare la funzione dell’ecosistema della scogliera e imparare alla resilienza del sistema, rendendolo potenzialmente più suscettibile alle malattie o allo sbiancamento.”

In futuro, il team mira a continuare a scoprire come le caratteristiche chimiche possano informare la gestione della barriera corallina ed essere utilizzate per far avanzare il successo del restauro dei coralli.



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