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’orchidea senza calabrone sull’isola trova la vespa e perde se stessa

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Poiché il calabrone su cui fa affidamento un’orchidea per l’impollinazione non esiste su un’isola remota, la pianta viene impollinata da una vespa dell’isola. I ricercatori dell’Università di Kobe hanno scoperto che ciò è avvenuto a costo di essere ibridati con un’altra specie di orchidea adattata a essere impollinata dalla vespa. La scoperta mostra come le piante nelle relazioni ecologiche si adattano alle mutevoli circostanze.

Le isole remote sono state entusiasmanti terreni di studio per i biologi almeno dai tempi di Darwin. Quando si studiano le relazioni ecologiche tra specie diverse, le differenze tra terraferma e isola possono suggerire come si evolvono tali relazioni e cosa questo significa per le specie partecipanti. Questo è ciò che ha stuzzicato la curiosità degli scienziati vegetali quando hanno scoperto Goodyera Henryiun’orchidea che nel Giappone continentale viene impollinata esclusivamente da un calabrone molto specifico, nella remota isola giapponese di Kozu dove il calabrone non esiste.

Per il professor SUETSUGU Kenji dell’Università di Kobe questo si adatta perfettamente al suo impegno a lungo termine per comprendere le dinamiche della biologia dell’isola e dei processi evolutivi. Lo specialista in orchidee afferma: “La combinazione della nostra esperienza, dell’accesso al luogo e della nostra metodologia interdisciplinare ci mette in una posizione speciale per studiare l’impatto dell’assenza di calabroni sull’evoluzione delle orchidee in questo contesto”. Con il suo team ha studiato l’impollinazione delle orchidee sia nel Giappone continentale che sull’isola di Kozu, e ha utilizzato anche l’analisi genetica per conoscere i modelli di relazione tra le diverse popolazioni di piante.

I risultati, ora pubblicati sulla rivista Nuovo fitologo, è arrivato con una sorpresa. I ricercatori hanno notato per la prima volta che, sull’isola di Kozu, Goodyera Henryi è impollinata dalla stessa vespa scoliide dell’orchidea strettamente imparentata Goodyera similis, trovato anche sull’isola. Mentre nelle orchidee la lunghezza del tubo fiorale corrisponde molto da vicino alla lunghezza dell’apparato boccale degli insetti impollinatori, la vespa insulare ha un apparato boccale molto più corto rispetto al calabrone che impollina. Goodyera Henryi sulla terraferma. I ricercatori hanno anche notato che il tubo del fiore dell’orchidea era più corto sull’isola che sulla terraferma. La sorpresa è arrivata quando hanno confrontato la composizione genetica delle orchidee. Suetsugu spiega: “Tutti gli esemplari inizialmente classificati come Goodyera Henryi sull’isola di Kozu ci sono ibridi, il che porta all’assenza della specie pura sull’isola.”

Il gruppo di ricerca ipotizza che, quando Goodyera Henryi giunto per la prima volta sull’isola, deve essere stato visitato da una vespa per caso, o proprio perché la pianta non veniva visitata dal calabrone. Mentre l’apparato boccale della vespa è più corto di quello del calabrone e quindi incapace di trasportare Goodyera Henryi polline da un fiore all’altro, se l’insetto avesse poco prima visitato la sua solita orchidea, Goodyera simili, il polline di quella pianta potrebbe essere finito sulla nuova arrivata, ibridandola. Ciò cambiò l’aspetto dell’orchidea in modo tale che ora era in grado di attaccare il polline al suo sostituto impollinatore e quindi stabilirsi sull’isola nella sua nuova forma ibrida. “L’aspetto più interessante di questo risultato è probabilmente l’implicazione per la nostra comprensione di come le piante possono adattarsi ed evolversi in risposta alle mutevoli condizioni ecologiche, in particolare nel contesto del declino delle popolazioni di impollinatori”, afferma il ricercatore dell’Università di Kobe.

Suetsugu afferma che ciò ha implicazioni che vanno oltre lo studio accademico delle dinamiche evolutive. Le specie di bombi sono in declino a livello globale, ma poiché gli esperimenti di rimozione delle api non sono etici e poco pratici, è difficile prevederne le conseguenze ecologiche. Spiegando cosa significano i risultati appena pubblicati, afferma: “Anche se le piante dipendenti dai calabroni riuscissero a coinvolgere impollinatori sostitutivi in ​​mezzo al declino globale dei calabroni dalla lingua lunga, il mantenimento dei confini delle specie delle piante potrebbe essere compromesso a causa della condivisione degli impollinatori attraverso la formazione ibrida. .”

Questo studio è stato sostenuto finanziariamente dalla Japan Science and Technology Agency (PRESTO JPMJPR21D6), dal Ministero dell’Ambiente, Giappone (Environment Research and Technology Development Fund #4-2001), dalla Ichimura Foundation for New Technology (26-01 e 27 -7) e dal programma MEXT per la promozione del distintivo centro comune di ricerca (JPMXP0622716984). È stato condotto in collaborazione con ricercatori dell’Università di Tohoku, dell’Istituto di ricerca sulle foreste e sui prodotti forestali, del Museo di storia naturale e ambientale di Shizuoka, della Kokubunji High School e del villaggio dell’isola di Kozu.



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