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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Scienze & AmbienteAg Tech può ridurre miliardi di tonnellate di emissioni di gas serra

Ag Tech può ridurre miliardi di tonnellate di emissioni di gas serra

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Man mano che la popolazione umana della Terra cresce, le emissioni di gas serra del mondo diminuiscono sistema alimentare sono sulla buona strada per espandersi.

Ridurre le emissioni di gas serra attraverso Ag Tech.

Ridurre le emissioni di gas serra attraverso Ag Tech. Credito immagine: Seung Yeon Kim/Cornell University

Un nuovo studio dimostra che la tecnologia e la gestione agricola all’avanguardia possono non solo ridurre tale crescita, ma eliminarla del tutto generando emissioni nette negative, riducendo più gas serra di quanto i sistemi alimentari aggiungono.

Infatti, secondo una ricerca pubblicata il 6 settembre su PLOS Clima.

Il lavoro è stato condotto da Benjamin Z.Houltonil preside Ronald P. Lynch del College of Agriculture and Life Sciences e Maya Almaraz, ricercatrice associata presso l’Università di Princeton.

Agricoltura - foto illustrativa.

Agricoltura – foto illustrativa. Illustrazione del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti

“Il nostro studio riconosce il sistema alimentare come una delle armi più potenti nella battaglia contro il cambiamento climatico globale”, ha affermato Houlton, professore del Dipartimento di Ecologia e Biologia Evoluzionistica. “Dobbiamo andare oltre il pensiero della “proiettile d’argento” e testare, verificare e adattare rapidamente le soluzioni locali sfruttando gli incentivi basati sul mercato”.

La rete del sistema alimentare mondiale genera ogni anno tra il 21% e il 37% delle emissioni di gas serra del pianeta. Con una popolazione mondiale che si avvicina ai 10 miliardi entro la metà del secolo, le emissioni di gas serra del sistema alimentare globale – se lasciate incontrollate – potrebbero crescere fino al 50% e all’80% entro il 2050, secondo lo studio.

Precedenti ricerche hanno indicato che il cambiamento delle diete in tutto il mondo è la chiave per ridurre i gas serra nel settore del sistema alimentare. Ma Houlton e Almaraz ritengono che la riduzione delle emissioni potrebbe essere molto maggiore.

Se l’intera popolazione umana adottasse una dieta cosiddetta “flexitariana” entro il 2050, promossa dall’ONU Commissione EAT-Lancet (un gruppo di esperti mondiali che ha stabilito una dieta nutriente, sana e sostenibile) – gli scienziati hanno stimato una riduzione lorda di 8,2 miliardi di tonnellate di emissioni di gas serra, una riduzione ben al di sotto dell’obiettivo di emissioni nette negative.

“Il nostro studio esamina sia il cambiamento della dieta che le tecnologie agricole, come varie opzioni per ridurre le emissioni”, ha affermato Almaraz. “Ciò includeva un’analisi del sequestro del carbonio”.

Secondo lo studio, in contrasto con il netto vantaggio della tecnologia agricola nel realizzare massicce emissioni negative a livello di settore, i cambiamenti nella dieta hanno avuto scarso effetto sul sequestro del carbonio.

“Abbiamo esaminato solo una dozzina di tecnologie”, ha detto Almaraz. “Ma ce ne sono ancora di più in fase di sviluppo, che rappresentano molte promesse per il sistema alimentare”.

Il nuovo modello ha dimostrato che il modo più efficace per ridurre le emissioni è aumentare le modifiche del suolo per le colture (biochar, compost e ammendanti delle rocce), sviluppare l’agroforestazione, promuovere pratiche sostenibili di raccolta dei frutti di mare e promuovere la produzione di fertilizzanti alimentati a idrogeno.

In un processo chiamato “invecchiamento migliorato”, ad esempio, la polvere di roccia silicatica può essere aggiunta ai terreni agricoli ogni cinque anni per accelerare la formazione di carbonati. Secondo lo studio, questo processo divora l’anidride carbonica, che può sequestrare diversi miliardi di tonnellate all’anno.

Attraverso l’agroforestazione, piantare alberi su terreni agricoli inutilizzati può sequestrare fino a 10,3 miliardi di tonnellate di carbonio all’anno, mentre le alghe possono essere coltivate sulla superficie dell’oceano e poi sepolte nelle profondità marine, rimuovendo fino a 10,7 miliardi di tonnellate di anidride carbonica.

L’integrazione dei mangimi per il bestiame con additivi potrebbe ridurre le emissioni di metano di 1,7 miliardi di tonnellate e l’applicazione di biochar ai terreni coltivati ​​potrebbe ridurre le emissioni di protossido di azoto di 2,3 miliardi di tonnellate.

L’azione ambientale del sistema alimentare deve iniziare a livello regionale. Houlton ha affermato che i digestori anaerobici convertono il letame degli allevamenti di New York in elettricità dalla metà degli anni ’70, riducendo le emissioni, sostenendo l’autosufficienza energetica e favorendo il miglioramento della qualità dell’acqua.

Il biogas derivante dai rifiuti diventa energia che le società elettriche locali possono facilmente utilizzare, ma questo approccio deve evitare fughe di gas e sono ancora necessari incentivi finanziari.

“Abbiamo bisogno di un portafoglio di soluzioni che siano efficaci a livello locale ma abbiano un impatto globale”, ha affermato.

“Se le persone scelgono di passare a diete più sane, come suggerito da EAT-Lancet – e se possono permetterselo – bene”, ha detto Houlton.

“Ma per far sì che il mondo raggiunga emissioni negative di gas serra – un imperativo globale per evitare gli impatti climatici più pericolosi – dobbiamo fare molto affidamento sulla tecnologia agricola e sulle tecniche di gestione”.

Fonte: Università Cornell



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