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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Fioritura inutile: 120 anni senza nulla da mostrare

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Una specie monocarpica di bambù longeva, Phyllostachys nigra var. henonis, fiorisce solo una volta ogni 120 anni prima di morire. L’imminente fioritura di questa specie non è di buon auspicio per la sua sopravvivenza a lungo termine, poiché la maggior parte dei fiori non produce semi vitali.

Per alcune piante la fioritura avviene ogni anno, per altre è un evento irripetibile. Una specie di bambù diffusa in Giappone, Phyllostachys nigra var. henonis, prende questo evento di fioritura unico e lo spinge all’estremo: fioriscono una volta ogni 120 anni prima di morire per far posto alla generazione successiva. I ricercatori hanno capito che potrebbe esserci un altro problema con questa specie monocarpica, ovvero la mancata germinazione dei semi della maggior parte degli esemplari in fiore. Le implicazioni di un campo di bambù un tempo denso, qualcosa che serve sia come fonte di cibo che come fonte di materiale per l’artigianato, trasformandosi in prateria per diversi anni fino a quando la rigenerazione del bambù non inizia in qualche modo, possono avere un impatto anche sull’ecologia dell’area. all’economia del paese.

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati in PLOS UNO il 12 giugno.

Dopo l’osservazione di alcuni esemplari a fioritura precoce, i ricercatori hanno deciso di approfittare di questo evento per dare uno sguardo più approfondito all’ecologia della rigenerazione poiché non esistono dati registrati poiché l’ultima fioritura di questa specie è avvenuta intorno al 1908. Si è riscontrato che più di L’80% dei culmi campionati fiorirono ma tutti i culmi fioriti non produssero semi, indicando questa variazione di P. nigra non subisce in modo affidabile la rigenerazione sessuale attraverso la germinazione dei semi.

“Il bambù non ha prodotto semi vitali che possano germinare. La produzione di germogli di bambù è stata interrotta dopo la fioritura. Non c’è stato alcun segno di rigenerazione di questo bambù dopo la fioritura per i primi tre anni”, ha affermato Toshihiro Yamada, ricercatore capo e primo autore dello studio. .

Circa 0,17 milioni di ettari del Giappone sono occupati da tre specie di bambù, una delle quali è P. nigra var. henonis. Dato che questa varietà di bambù non produce semi vitali, è probabile che una volta che si verifica questo evento di fioritura, ci saranno ampie aree aperte di praterie, cambiando l’ecologia dell’area oltre a ridurre la disponibilità di bambù come risorsa.

Gli impatti ambientali di un’area ecologica in rapido cambiamento si estendono oltre gli insetti e gli animali che fanno affidamento sul cibo o sul riparo del banco di bambù, ma possono anche avere un impatto sull’area per gli anni a venire considerando il potenziale di erosione del suolo. Il bambù può aiutare a mantenere il terreno in posizione grazie ai suoi rizomi forti e diffusi, quindi un’improvvisa perdita di una vasta area di questa pianta può portare a un cambiamento della topografia dell’area.

“Quindi, un popolamento di bambù si trasformerà in una prateria dopo la fioritura del bambù per almeno diversi anni. Potrebbe essere necessario gestire questo cambiamento drastico dopo la fioritura del bambù”, ha detto Yamada.

Esistono misure che possono essere adottate per proteggere l’habitat ecologico durante il tempo necessario alla rigenerazione dei boschi di bambù, come l’applicazione di fertilizzanti o il reimpianto delle stesse specie di bambù da boschi non fioriti. Tuttavia, la gestione del bambù rizomatoso in rapida diffusione può diventare un problema che dovrebbe quindi essere affrontato regolarmente e in modo piuttosto aggressivo.

Ulteriori informazioni da ottenere includono il motivo per cui questa varietà di bambù non produce molti semi vitali e, da lì, devono essere fatte anche considerazioni sulla longevità di questa specie nel suo insieme. Inoltre, a causa della sua diffusione aggressiva e dell’intensa gestione richiesta per impedirgli di invadere foreste e altre aree agricole, il momento migliore per apportare cambiamenti diffusi potrebbe essere dopo la fioritura, quando il bambù è più debole.



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