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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Oltre il 40% delle piattaforme di ghiaccio dell’Antartide si è ridotto di volume in 25 anni

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Secondo gli scienziati, 71 delle 162 piattaforme di ghiaccio che circondano l’Antartide si sono ridotte di volume in 25 anni, dal 1997 al 2021, con un rilascio netto di 7,5 trilioni di tonnellate di acqua di fusione negli oceani.

Hanno scoperto che quasi tutte le piattaforme di ghiaccio sul lato occidentale dell’Antartide hanno subito una perdita di ghiaccio. Al contrario, la maggior parte delle piattaforme di ghiaccio sul lato orientale sono rimaste le stesse o sono aumentate di volume.

Nel corso di 25 anni, gli scienziati hanno calcolato che quasi 67 trilioni di tonnellate di ghiaccio sono state esportate nell’oceano, controbilanciate da 59 trilioni di tonnellate di ghiaccio aggiunte alle piattaforme di ghiaccio, con una perdita netta di 7,5 trilioni di tonnellate.

Il dottor Benjamin Davison, ricercatore presso l’Università di Leeds che ha condotto lo studio, ha dichiarato: “Esiste un quadro misto del deterioramento della piattaforma di ghiaccio, e questo ha a che fare con la temperatura dell’oceano e le correnti oceaniche intorno all’Antartide.

“La metà occidentale è esposta all’acqua calda, che può erodere rapidamente le piattaforme di ghiaccio dal basso, mentre gran parte dell’Antartide orientale è attualmente protetta dalle vicine acque calde da una fascia di acqua fredda sulla costa.”

L’Antartide è un vasto continente – 50 volte più grande del Regno Unito – e i mari sul lato occidentale sperimentano correnti e venti diversi rispetto a quelli su est, e questo sta spingendo acqua più calda sotto le piattaforme di ghiaccio sul fianco occidentale.

Il dottor Davison, un esperto di osservazione della Terra delle regioni polari presso la School of Earth and Environment, ha dichiarato: “Ci aspettavamo che la maggior parte delle piattaforme di ghiaccio attraversassero cicli di contrazione rapida, ma di breve durata, per poi ricrescere lentamente. Invece, vediamo che quasi la metà di essi si sta riducendo senza alcun segno di ripresa.”

Egli ritiene che il riscaldamento globale indotto dall’uomo possa essere un fattore chiave nella perdita del ghiaccio. Se fosse dovuto alla variazione naturale dei modelli climatici, ci sarebbero stati alcuni segni di ricrescita del ghiaccio sulle piattaforme di ghiaccio occidentali.

Le piattaforme di ghiaccio galleggiano sui mari che circondano l’Antartide e sono estensioni della calotta glaciale che copre gran parte del continente. Le piattaforme di ghiaccio agiscono come giganteschi “tappi” all’estremità dei ghiacciai, rallentando il flusso di ghiaccio che defluisce negli oceani.

Quando le piattaforme di ghiaccio si assottigliano o si riducono di dimensioni, questi tappi si indeboliscono con il risultato che aumenta la velocità di perdita di ghiaccio dai ghiacciai.

Piattaforma di ghiaccio Getz

Alcune delle maggiori perdite di ghiaccio sono state osservate sulla piattaforma di ghiaccio Getz, dove sono andate perdute 1,9 trilioni di tonnellate di ghiaccio durante il periodo di studio di 25 anni. Solo il 5% di questo è dovuto al distacco, quando grossi pezzi di ghiaccio si staccano dalla piattaforma e si spostano nell’oceano. Il resto è dovuto allo scioglimento alla base della piattaforma di ghiaccio.

Allo stesso modo, sulla piattaforma di ghiaccio di Pine Island, andarono perdute 1,3 trilioni di tonnellate di ghiaccio. Circa un terzo di tale perdita – 450 miliardi di tonnellate – è dovuta al parto. Il resto è dovuto allo scioglimento della parte inferiore della piattaforma di ghiaccio.

Al contrario, la piattaforma di ghiaccio di Amery, dall’altra parte dell’Antartide, ha guadagnato 1,2 trilioni di tonnellate di ghiaccio. È circondato da acque molto più fredde.

Importante valutazione dell’Antartide

I ricercatori hanno analizzato oltre 100.000 immagini radar satellitari per produrre questa importante valutazione dello “stato di salute” delle piattaforme di ghiaccio.

Se le piattaforme di ghiaccio scomparissero o addirittura diminuissero, ci saranno importanti effetti a catena sul sistema di ghiaccio dell’Antartide e sulla circolazione oceanica globale, il gigantesco “nastro trasportatore” che sposta nutrienti, calore e carbonio da questo sensibile ecosistema polare.

Potenziale interruzione della circolazione oceanica

L’acqua rilasciata nell’oceano dalle piattaforme di ghiaccio e dai ghiacciai è acqua dolce. Nel corso del periodo di studio di 25 anni, i ricercatori hanno stimato che 66,9 trilioni di tonnellate di acqua dolce sono finite nell’Oceano Antartico attorno all’Antartide solo dalle piattaforme di ghiaccio.

Nell’Oceano Antartico, la densa acqua salata affonda nel fondo dell’oceano come parte del nastro trasportatore oceanico globale. Questo affondamento dell’acqua agisce come uno dei motori che azionano il nastro trasportatore oceanico.

L’acqua dolce dell’Antartide diluisce l’acqua salata dell’oceano, rendendola più fresca e leggera, che impiega più tempo ad affondare e questo può indebolire il sistema di circolazione oceanica

Un altro studio, pubblicato sulla rivista Nature Climate Change, mostra che questo processo potrebbe essere già in corso.

“Attrito costante”

La professoressa Anna Hogg, anch’essa dell’Università di Leeds e coautrice dello studio, ha dichiarato: “Lo studio ha generato risultati importanti. Tendiamo a pensare che le piattaforme di ghiaccio attraversino avanzamenti e arretramenti ciclici. Invece, stiamo assistendo a un costante attrito dovuto allo scioglimento e al parto.

“Molte piattaforme di ghiaccio si sono deteriorate molto: 48 hanno perso più del 30% della loro massa iniziale in soli 25 anni.

“Questa è un’ulteriore prova che l’Antartide sta cambiando perché il clima si sta riscaldando.

“Lo studio fornisce una misura di base da cui possiamo vedere ulteriori cambiamenti che potrebbero emergere man mano che il clima diventa più caldo.”

Monitoraggio satellitare

Le informazioni su ciò che sta accadendo in Antartide negli ultimi anni provengono in gran parte dai satelliti CryoSat-2 e Sentinel-1, che possono monitorare l’Antartide anche quando è nuvoloso e durante le lunghe notti polari.

CryoSat-2, lanciata nel 2010, è stata la prima missione Explorer dell’Agenzia spaziale europea e la prima dedicata al monitoraggio delle calotte polari e dei ghiacciai della Terra.

Il professor Noel Gourmelen, dell’Università di Edimburgo e Earthwave e coautore dello studio, ha dichiarato: “CryoSat-2 è stato uno strumento incredibile per monitorare l’ambiente polare. La sua capacità di mappare con precisione l’erosione delle piattaforme di ghiaccio da parte dell’oceano sottostante ha consentito questa quantificazione e ripartizione accurata della perdita della piattaforma di ghiaccio, ma ha anche rivelato dettagli affascinanti su come avviene questa erosione».

I dettagli catturati da questi sensori satellitari sono così grandi che gli scienziati sono stati in grado di monitorare i cambiamenti anno dopo anno in Antartide.

Il dottor Mark Drinkwater, responsabile delle Scienze della Terra e della Missione presso l’Agenzia spaziale europea (ESA), ha dichiarato: “Il monitoraggio e il monitoraggio dei cambiamenti climatici nel vasto continente antartico richiedono un sistema satellitare che acquisisca dati regolarmente durante tutto l’anno.

“La missione satellitare Sentinel-1 del programma europeo Copernicus ha soddisfatto questa esigenza. Insieme ai dati storici acquisiti dai suoi predecessori ERS-1, -2 ed Envisat dell’ESA, Sentinel-1 ha rivoluzionato la nostra capacità di fare il punto sulle piattaforme di ghiaccio galleggianti, come un indicatore del bilancio di massa e della salute della calotta glaciale antartica.

“Nel prossimo futuro, potenzieremo ulteriormente il monitoraggio dell’Antartide con tre nuove missioni focalizzate sull’polare CRISTAL, CIMR e ROSE-L.



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