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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L’ossigeno è basso nelle acque interne e gli umani sono da biasimare

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Rivers, corsi d’acqua, laghi e bacini idrici non sono solo parti panoramiche del nostro paesaggio: sono anche motori vitali per la vita sulla Terra. Queste acque interne “respirano” ossigeno, proprio come noi. Ma un nuovo studio condotto dai ricercatori dell’Università di Utrecht mostra che li abbiamo soffocati nel corso dell’ultimo secolo, un’epoca nota anche come antropocene. La ricerca, pubblicata oggi in Progressi scientificirivela che il modo in cui l’ossigeno viene prodotto e usato nelle acque interne è cambiato drammaticamente dal 1900. Il colpevole? Attività umane.

L’ossigeno, la risorsa più critica per la vita sulla Terra, svolge un ruolo importante in altri cicli di nutrienti come carbonio e azoto. L’esaurimento dell’ossigeno nell’acqua, chiamata ipossia, sta causando problemi. Si stanno accumulando in vari sistemi costieri e d’acqua dolce. Il risultato? Dying di pesce, reti alimentari interrotte, scarsa qualità dell’acqua e altro che sta già colpendo gli ecosistemi di acqua dolce in tutto il mondo. Questo studio mostra che non è solo un problema locale: è planetario.

Dietro l’esaurimento dell’ossigeno: ciclo di ossigeno accelerato

Un gruppo di ricercatori, guidati dagli scienziati della Terra Utrecht Junjie Wang e Jack Middelburg, si sono sviluppati per la prima volta un modello globale che descrive l’intero ciclo di ossigeno delle acque interne in tutto il mondo. “Con questo modello, offriamo la comprensione più completa possibile di questo ciclo su larga scala, in modo che si possano vedere i problemi relativi all’ossigeno, conoscere le cause e, si spera, intervenire nel tempo”, spiega Jack Middelburg.

Le acque interne sono diventate luoghi molto più affollati quando si tratta di ossigeno. Il team ha scoperto che il “turnover dell’ossigeno” globale – ecco quanto l’ossigeno viene prodotto e consumato – è aumentato. Ma ecco la svolta: queste acque consumano più ossigeno di quelle che producono, rendendoli un crescente affondare di ossigeno atmosferico.

Causa

“Più agricoltura, più acque reflue, più dighe e un clima più caldo: cambiano tutti come funzionano i nostri ecosistemi d’acqua dolce”, afferma Junjie Wang. Con più nutrienti che fluiscono in fiumi, laghi e bacini, le alghe crescono più velocemente, ma quando muoiono e si decompongono, usano enormi quantità di ossigeno. ‘Abbiamo scoperto che le principali cause risiedono in queste attività umane dirette. Innanzitutto, si scopre che l’input di nutrienti attraverso, ad esempio, l’eccessiva fertilizzazione, è un grande motore di questa accelerazione. In secondo luogo, il tempo di viaggio più lungo di acqua dolce verso il mare attraverso la costruzione di dighe e bacini idrici si è dimostrato altrettanto importante “, afferma Jack Middelburg.

Allo stesso tempo, gli impatti umani indiretti come l’aumento delle temperature rendono l’ossigeno meno solubile in acqua, si trasforma più lentamente in verticale attraverso la colonna d’acqua e i processi di accelerazione che bruciano attraverso di essa esso ancora più velocemente. ‘Fino ad ora, il consenso nella letteratura scientifica è sempre stato che l’aumento della temperatura sta causando principalmente questa accelerazione. Ma il nostro modello mostra che il riscaldamento contribuisce solo a circa il 10-20% a questo fenomeno “, afferma Junjie Wang.

L’impronta digitale antropocene

Questo studio ha dimostrato che il moderno ciclo di ossigeno nelle acque interne non assomiglia a nulla come nei primi anni del 1900. “Anche se queste acque coprono solo una piccola parte della superficie terrestre, ora rimuovono quasi 1 miliardo di tonnellate di ossigeno dall’atmosfera ogni anno – la metà complessiva di ciò che l’intero oceano emette indietro”, afferma Middelburg. “Non possiamo più ignorare le acque interne nel clima globale e i budget di ossigeno”, aggiunge Junjie Wang. “Stanno cambiando più velocemente di quanto pensassimo e sono pezzi cruciali del puzzle del sistema terrestre.”



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