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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Uno studio rimodella la comprensione dell’estinzione di massa nel tardo devoniano

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Varia e ricca di vita marina, l’era devoniana della Terra, avvenuta più di 370 milioni di anni fa, vide l’emergere delle prime piante da seme, che si diffusero come grandi foreste nei continenti di Gondwana e Laurussia.

Tuttavia, un evento di estinzione di massa verso la fine di questa era è stato a lungo oggetto di dibattito. Alcuni scienziati sostengono che l’estinzione di massa del tardo Devoniano sia stata causata da eruzioni vulcaniche su larga scala, che hanno causato il raffreddamento globale. Altri sostengono che la colpa sia di un evento di deossigenazione di massa causato dall’espansione delle piante terrestri.

Uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Comunicazioni Terra e Ambiente condotto dai ricercatori dell’IUPUI ora ipotizza che entrambi i fattori abbiano avuto un ruolo e attira l’attenzione sui punti critici ambientali che il pianeta si trova ad affrontare oggi.

Filippelli e Gilhooly hanno affermato che la conclusione dello studio offre ai ricercatori molto su cui riflettere. Durante l’era devoniana, nuovi esiti biologici sulla terra produssero effetti negativi per la vita nell’oceano. Al giorno d’oggi, ha osservato Gilhooly, attività come il deflusso dei fertilizzanti nell’oceano, combinato con il riscaldamento derivante dalla combustione di combustibili fossili, stanno riducendo i livelli di ossigeno degli oceani. Il precedente esito di questo scenario simile nel tardo Devoniano aveva avuto esiti catastrofici, ha detto.

“Nel corso della storia della Terra, ci sono state una serie di innovazioni biologiche ed eventi geologici che hanno completamente rimodellato la diversità biologica e le condizioni ambientali nell’oceano e sulla terra”, ha detto Gilhooly. “Nell’era devoniana, una nuova strategia biologica sulla terra ha prodotto un impatto negativo per la vita nell’oceano. Questa è un’osservazione che fa riflettere se inserita nel contesto dei moderni cambiamenti climatici e globali guidati dalle attività umane. Abbiamo molto da imparare da La storia della Terra che può aiutarci a pensare a strategie e azioni per evitare futuri punti critici.”

Altri contributori allo studio sono stati Kazumi Ozaki del Tokyo Institute of Technology, Christopher Reinhard del Georgia Institute of Technology, John Marshall dell’Università di Southampton e Jessica Whiteside della San Diego State University.

Lo studio è stato scritto in collaborazione con Gabriel Filippelli e William Gilhooly III della School of Science della facoltà IUPUI. L’autore principale è Matthew Smart, un assistente professore di oceanografia presso l’Accademia navale degli Stati Uniti che era uno studente laureato nel laboratorio di Filippelli al momento dello studio.

Il lavoro è il primo a unificare due teorie concorrenti sull’estinzione del tardo devoniano in uno scenario completo di causa-effetto. In sostanza, il gruppo ha concluso che entrambi gli eventi – vulcanismo di massa e deossigenazione causata dalle piante terrestri che scaricano nutrienti in eccesso negli oceani – dovevano verificarsi affinché l’estinzione di massa avesse luogo.

“La chiave per risolvere questo enigma è stata l’identificazione e l’integrazione dei tempi e dell’entità dei segnali geochimici che abbiamo determinato utilizzando un sofisticato modello globale”, ha affermato Filippelli. “Questo sforzo di modellazione ha rivelato che l’entità degli eventi nutritivi che stavamo osservando sulla base dei dati geochimici potrebbe causare sostanziali eventi di estinzione marina, ma la durata degli eventi richiedeva entrambi i fattori – evoluzione delle radici degli alberi e vulcanismo – per sostenere le condizioni marine che erano tossici per gli organismi.”

Con esperti di sedimentologia, paleontologia, geochimica, biogeochimica e modellistica matematica, il gruppo ha letteralmente scavato in profondità per analizzare geochimicamente centinaia di campioni sparsi in diversi continenti. Questi includono campioni provenienti dall’isola di Ymer, nella Groenlandia orientale, sede di alcuni dei campioni di roccia più antichi del pianeta.

“Il processo è stato altamente interdisciplinare”, ha detto Gilhooly. “Questa esperienza combinata ha creato un approccio rigoroso alla raccolta dei campioni, alla correlazione delle sequenze nel tempo, all’acquisizione dei dati chimici e all’utilizzo di modelli geochimici per testare ipotesi di lavoro sulle influenze relative dei fattori scatenanti bioticamente – piante – e chimicamente – vulcani. di estinzione di massa. Le nostre analisi dimostrano che le influenze sono molto più contrastanti rispetto a uno scenario aut-aut.”



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