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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notizieAmbienteGli elementi radioattivi sostituiscono i metalli delle terre rare essenziali -- ScienceDaily

Gli elementi radioattivi sostituiscono i metalli delle terre rare essenziali — ScienceDaily

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Un team guidato dal chimico della LMU Lena Daumann ha dimostrato per la prima volta che i batteri possono utilizzare determinati elementi radioattivi per sostenere il loro metabolismo.

Oltre ad essere un materiale utile in tutti i tipi di tecnologie chiave, i lantanidi sono importanti per i batteri, che utilizzano i metalli delle terre rare nel loro metabolismo. Si scopre, tuttavia, che non sono così insostituibili come si pensava in precedenza, come ha dimostrato un team internazionale e interdisciplinare guidato dalla professoressa Lena Daumann del Dipartimento di Chimica della LMU: alcuni batteri possono utilizzare gli elementi radioattivi americio e curio invece del lantanidi – e persino a volte li preferisco.

I batteri che utilizzano i lantanidi sono diffusi nell’ambiente. Appartengono ai cosiddetti metilotrofi, che possono utilizzare metanolo o metano come fonti di carbonio ed energia. Per fare ciò, assorbono i lantanidi e li incorporano in un importante enzima metabolico, una metanolo deidrogenasi dipendente dai lantanidi. Gli elementi americio e curio, membri degli attinidi radioattivi, sono molto simili ai lantanidi quando si tratta di proprietà chimiche chiave come dimensioni e carica. “E così ci siamo chiesti se i batteri possono usare gli attinidi invece dei loro lantanidi essenziali”, dice Daumann.

Ora i ricercatori hanno dimostrato che questo è effettivamente il caso. Hanno condotto uno studio in vivo su due ceppi batterici metilotrofici in collaborazione con il Centro Helmholtz di Dresda-Rossendorf (HZDR). “Abbiamo alimentato i microbi con vari elementi e abbiamo dimostrato che incorporano americio e curio e crescono altrettanto bene con questi elementi”, spiega Daumann. È importante che gli attinidi abbiano lo stesso stato di ossidazione e siano di dimensioni simili ai lantanidi normalmente utilizzati, in modo che si adattino al centro attivo della metanolo deidrogenasi. Ulteriori studi in vitro con metanolo deidrogenasi isolata dimostrano anche che l’enzima lavora con gli attinidi e mostra attività simili.

“Potremmo così dimostrare per la prima volta che gli organismi possono utilizzare questi elementi radioattivi per i processi vitali”, sottolinea Daumann. Quando ai batteri veniva offerta una miscela di vari lantanidi e attinidi, preferivano persino l’americio e il curio davanti ad alcuni lantanidi. Interessante anche la capacità dei batteri di incorporare attinidi radioattivi rispetto alle potenziali applicazioni: “I batteri metilotrofi potrebbero potenzialmente essere utilizzati nel biorisanamento o nella separazione e riciclaggio di lantanidi e attinidi. Tali miscele difficili da separare si trovano spesso nelle combustibile nucleare”, dice Daumann.



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