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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Frutto misterioso che si rivela essere il più antico fossile conosciuto della famiglia dell’incenso e della mirra

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All’inizio degli anni ’70, un paleontologo che lavorava alla periferia di un villaggio indiano trovò piccoli fossili simili a perle incastonati nella selce grigia che punteggiava i campi circostanti. Il sito era noto per aver rinvenuto fossili di piante difficili da identificare, compreso il frutto di una specie estinta a cui fu dato con rassegnazione il nome “Enigmocarpon.“I nuovi fossili si rivelarono altrettanto frustrantemente intrattabili; altri ne furono scoperti in India nei decenni successivi, ma gli scienziati ebbero poca fortuna nel decidere a quale tipo di pianta appartenessero.

Ora, i ricercatori dicono di aver risolto il mistero. Utilizzando la tecnologia di scansione TC, Steven Manchester, curatore di paleobotanica presso il Museo di Storia Naturale della Florida, ha creato ricostruzioni 3D degli esemplari fossili originali e di altri raccolti da allora. Li mostrò a un collega, che notò qualcosa di strano nei cinque semi triangolari all’interno.

“Quando gli ho mostrato le immagini 3D, ha detto” quelli non sono semi. Quelli sono Pirenei,” ha ricordato Manchester della sua conversazione con il curatore di botanica del Museo della Florida, Walter Judd.

I pirenei sono baccelli legnosi che conferiscono ai semi un ulteriore strato di protezione. Un esempio sono i noccioli duri presenti nel cuore di ciliegie, pesche, datteri e pistacchi, che impediscono la digestione dei semi insieme al resto del frutto.

Distinguere un seme da un pirene, soprattutto quando hanno le dimensioni di un fiocco di neve, richiede un attento esame. I metodi tradizionali della paleobotanica, che prevedono la dissoluzione incrementale dei fossili in acido e l’osservazione di ogni nuovo strato al microscopio, si erano rivelati insufficienti.

“Se avessimo avuto campioni che si sono fratturati proprio sul piano giusto, sarei stato in grado di riconoscerli, ma con il materiale che avevamo a portata di mano, non avrei potuto dirlo”, ha detto Manchester.

Sono pochi i gruppi vegetali che producono pirene, pochi ancora quelli con frutti che contengono cinque semi disposti a pentagramma. Attraverso un processo di eliminazione, Manchester e Judd determinarono che i fossili appartenevano a una specie estinta delle Burseraceae, la famiglia dell’incenso.

Legno fossilizzato, foglie, frutti e fiori di questa famiglia sono stati trovati altrove in India, spesso inseriti tra spesse lastre di basalto create da una delle più grandi eruzioni vulcaniche della storia della Terra.

A quel tempo, l’India era un’isola al largo della costa sud-orientale dell’Africa. La placca continentale dell’India si stava lentamente spostando verso l’Europa e l’Asia e, mentre attraversava il Madagascar, ruppe il sigillo su un sottile strato della crosta terrestre. Fiumi di roccia liquida si riversavano su un paesaggio grande quanto la California e il Texas messi insieme. Le eruzioni si sono verificate in modo intermittente per quasi un milione di anni e hanno ucciso ripetutamente tutta la vegetazione che cresceva durante gli intermezzi.

“I fossili sono stati preservati nei momenti di quiete tra le eruzioni”, ha detto Manchester. “Stagni e laghi si sono formati sulle colate laviche relativamente fresche e la vegetazione, inclusi legno e semi, è stata lavata al loro interno e ricoperta da sedimenti.”

Il vulcano a scudo responsabile della distruzione era attivo poco prima e subito dopo l’impatto dell’asteroide che pose fine al Cretaceo, e si pensa che entrambi abbiano contribuito alle estinzioni che seguirono.

La maggior parte dei fossili della famiglia dell’incenso sono stati finora recuperati da rocce successive all’impatto dell’asteroide. I frutti originali scoperti negli anni ’70 furono fossilizzati prima di quell’evento. Ciò li rende i fossili di Burseraceae più antichi scoperti fino ad oggi, il che ha importanti implicazioni per l’origine della famiglia. Gli scienziati hanno una buona idea di quando le piante del gruppo si sono evolute inizialmente, ma non è ancora chiaro da dove provengano.

Le antiche specie di Burseraceae sono una componente comune dei giacimenti fossili dell’Inghilterra meridionale, della Repubblica Ceca e di alcune parti del Nord America. A partire da circa 50 milioni di anni fa, tuttavia, il clima della Terra iniziò un lungo processo di raffreddamento che alla fine portò alle più recenti ere glaciali. Con l’abbassamento delle temperature, le specie della famiglia dell’incenso sembravano invertire la loro preferenza per gli emisferi. Oggi esistono più di 700 specie di Burseraceae e la maggior parte di esse cresce a sud dell’equatore.

Si pensa che gli antenati delle moderne specie Burseraceae siano apparsi per la prima volta da qualche parte nel nord. In alternativa, alcune specie primitive potrebbero aver avuto una distribuzione globale ma diventare isolate man mano che i continenti si allontanavano.

I fossili provenienti dall’India suggeriscono che l’emisfero meridionale potrebbe essere stato il vero luogo di nascita della famiglia.

“Potrebbe darsi che semplicemente non abbiamo rocce dell’età giusta in Europa per indicare che erano lì, ma questo dimostra che non possiamo ignorare l’emisfero meridionale come punto di origine”, ha detto Manchester.



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