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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Il clima degli esopianeti: non ci vuole nulla per passare da abitabile a infernale

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La Terra è un meraviglioso punto blu e verde ricoperto di oceani e vita, mentre Venere è una sfera sterile giallastra che non solo è inospitale ma anche sterile. Tuttavia, la differenza di temperatura tra i due è solo di pochi gradi. Un team di astronomi dell’Università di Ginevra (UNIGE), con il supporto dei laboratori CNRS di Parigi e Bordeaux, ha ottenuto, per la prima volta al mondo, la simulazione dell’intero processo galoppante dell’effetto serra in grado di trasformare il clima di un pianeta da idilliaco e perfetto per la vita, in un luogo più che aspro e ostile. Gli scienziati hanno anche dimostrato che fin dalle fasi iniziali del processo, la struttura atmosferica e la copertura nuvolosa subiscono cambiamenti significativi, portando a un effetto serra quasi inarrestabile e molto complicato da invertire. Sulla Terra, un aumento della temperatura media globale di poche decine di gradi, conseguente ad un leggero aumento della luminosità del Sole, sarebbe sufficiente per innescare questo fenomeno e rendere abitabile il nostro pianeta. Questi risultati sono pubblicati in Astronomia e astrofisica.

L’idea di una fuga dell’effetto serra non è nuova. In questo scenario, un pianeta può evolvere da uno stato temperato come quello terrestre a un vero e proprio inferno, con temperature superficiali superiori a 1000°C. La causa? Vapore acqueo, un gas serra naturale. Il vapore acqueo impedisce all’irradiazione solare assorbita dalla Terra di essere riemessa verso il vuoto dello spazio, sotto forma di radiazione termica. Intrappola il calore un po’ come una coperta di salvataggio. Un pizzico di effetto serra è utile: senza di esso, la Terra avrebbe una temperatura media inferiore al punto di congelamento dell’acqua, sembrerebbe una palla ricoperta di ghiaccio e ostile alla vita.

Al contrario, un eccessivo effetto serra aumenta l’evaporazione degli oceani e quindi la quantità di vapore acqueo nell’atmosfera. “Esiste una soglia critica per questa quantità di vapore acqueo, oltre la quale il pianeta non può più raffreddarsi. Da lì in poi, tutto viene trascinato via finché gli oceani non finiscono per evaporare completamente e la temperatura raggiunge diverse centinaia di gradi”, spiega Guillaume Chaverot, ex studioso post-dottorato presso il Dipartimento di Astronomia della Facoltà di Scienze dell’UNIGE e autore principale dello studio.

Anteprima mondiale

“Fino ad ora, altri studi chiave in climatologia si sono concentrati esclusivamente sullo stato temperato prima della fuga, o sullo stato abitabile dopo la fuga,” rivela Martin Turbet, ricercatore presso i laboratori del CNRS di Parigi e Bordeaux, e coautore dello studio. studio. “È la prima volta che un team ha studiato la transizione stessa con un modello climatico globale in 3D e ha verificato come il clima e l’atmosfera si evolvono durante quel processo.”

Uno dei punti chiave dello studio descrive la comparsa di uno schema di nuvole molto particolare, che aumenta l’effetto fuga e rende il processo irreversibile. “Fin dall’inizio della transizione possiamo osservare delle nubi molto dense che si sviluppano nell’alta atmosfera. Quest’ultima infatti non presenta più l’inversione di temperatura caratteristica dell’atmosfera terrestre e che separa i suoi due strati principali: la troposfera e la stratosfera. La struttura dell’atmosfera è profondamente alterata”, sottolinea Guillaume Chaverot.

Gravi conseguenze per la ricerca della vita altrove

Questa scoperta è una caratteristica chiave per lo studio del clima su altri pianeti, e in particolare sugli esopianeti, pianeti che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole. “Studiando il clima su altri pianeti, una delle nostre motivazioni più forti è determinare il loro potenziale di ospitare la vita”, indica Émeline Bolmont, assistente professore e direttore del Centro Vita nell’Universo (LUC) dell’UNIGE, e coautore dello studio. studio.

Il LUC conduce progetti di ricerca interdisciplinari all’avanguardia riguardanti le origini della vita sulla Terra e la ricerca della vita altrove nel nostro sistema solare e oltre, nei sistemi esoplanetari. “Dopo gli studi precedenti sospettavamo già l’esistenza di una soglia di vapore acqueo, ma la comparsa di questa struttura nuvolosa è una vera sorpresa!” rivela Émeline Bolmont. “Abbiamo anche studiato in parallelo come questo modello di nuvole potrebbe creare una firma specifica, o “impronta digitale”, rilevabile durante l’osservazione delle atmosfere degli esopianeti. La prossima generazione di strumenti dovrebbe essere in grado di rilevarla”, svela Martin Turbet. Inoltre, il team non intende fermarsi qui, poiché Guillaume Chaverot ha ricevuto un assegno di ricerca per continuare questo studio presso l'”Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble” (IPAG). Questa nuova fase del progetto di ricerca si concentrerà sul caso specifico della Terra.

Un pianeta Terra in fragile equilibrio

Con i loro nuovi modelli climatici, gli scienziati hanno calcolato che un piccolissimo aumento dell’irradiazione solare – che porterebbe ad un aumento della temperatura globale della Terra, di solo poche decine di gradi – sarebbe sufficiente per innescare questo irreversibile processo fuori controllo sul pianeta. Terra e rendere il nostro pianeta inospitale quanto Venere. Uno degli attuali obiettivi climatici è limitare il riscaldamento globale sulla Terra, indotto dai gas serra, a soli 1,5 gradi entro il 2050. Una delle domande della borsa di ricerca di Guillaume Chaverot è determinare se i gas serra possono innescare il processo fuori controllo sotto forma di un leggero aumento della luminosità del Sole potrebbe andare bene. Se è così, la domanda successiva sarà determinare se le temperature di soglia sono le stesse per entrambi i processi.

La Terra non è quindi così lontana da questo scenario apocalittico. “Supponendo che questo processo fuori controllo iniziasse sulla Terra, l’evaporazione di soli 10 metri della superficie degli oceani porterebbe ad un aumento di 1 bar della pressione atmosferica a livello del suolo. In poche centinaia di anni raggiungeremmo una temperatura del suolo di oltre 500° C. Più tardi raggiungeremo anche 273 bar di pressione superficiale e oltre 1 500° C, quando tutti gli oceani finiranno per evaporare completamente”, conclude Guillaume Chaverot.



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