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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I ricercatori scoprono il circuito cerebrale alla base del movimento sincronizzato spontaneo di individui in gruppi

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I singoli pesci nei banchi si disperdono all’unisono quando un predatore è in mezzo a loro.

Esempi simili di movimenti di gruppo coordinati con precisione e immobilità durante le minacce sono stati a lungo osservati in insetti e mammiferi.

Ora, per la prima volta, è stato scoperto un percorso cerebrale che consente ai singoli animali di coordinare rapidamente una risposta unificata, senza bisogno di prove.

Pubblicato di recente nell’edizione cartacea della rivista Psichiatria Biologicagli scienziati della Virginia Tech del Fralin Biomedical Research Institute del VTC hanno descritto come hanno studiato l’immobilità sincronizzata in coppie di topi e hanno identificato il circuito cerebrale sottostante responsabile di questo comportamento.

Lo studio fornisce un obiettivo identificato per far progredire la ricerca sull’attività cerebrale poco conosciuta che è alla base del movimento di gruppo coordinato e, più in generale, della comunicazione sociale in generale, che è compromessa in una varietà di condizioni neuropsichiatriche umane come il disturbo dell’iperattività dell’attenzione (ADHD), l’autismo disturbi dello spettro (ASD) e disturbo della comunicazione sociale (SCD).

“Gli esempi di risposte difensive coordinate in natura sono numerosi: i buoi, ad esempio, formano un cerchio quando affrontano una minaccia”, ha affermato Alexei Morozov, assistente professore del Fralin Biomedical Research Institute e corrispondente autore dello studio. “La sincronizzazione sotto minaccia è un meccanismo di sopravvivenza conservato dall’evoluzione e si verifica in tutte le specie, compresi gli esseri umani. Questo tipo di comportamento non è mai stato misurato in laboratorio prima, ma ora possiamo ora quantificare questa risposta ed esplorare i meccanismi sottostanti”.

I topi sono stati addestrati ad associare un segnale uditivo a una potenziale minaccia, come un’esercitazione antincendio. I ricercatori hanno studiato le parti del cervello che elaborano e ricordano la paura e le informazioni sociali, e hanno scoperto che una specifica connessione tra due parti del cervello, l’ippocampo ventrale e l’amigdala basolaterale, svolge un ruolo importante nel coordinare il comportamento di fronte a una minaccia.

Le informazioni suggeriscono un metodo per indagare su queste connessioni cerebrali in situazioni più complicate. Sebbene lo studio sia iniziato con coppie di individui, sono necessarie ulteriori ricerche per determinare se lo stesso percorso è responsabile del coordinamento del comportamento di un gruppo più ampio, come rannicchiarsi, in gruppi più grandi.

“Questo ci dà un modo per una comprensione più profonda del comportamento sociale”, ha detto Morozov. “A casa e al lavoro, le persone si coordinano e scambiano informazioni con i partner. Ora abbiamo un modello che ci aiuta a capire il percorso cerebrale sottostante”.

“Questa è una delle scoperte più significative fatte negli ultimi anni sull’identificazione dei siti e dei potenziali meccanismi sottostanti nel cervello che mediano questi tipi di importanti interazioni sociali”, ha affermato Michael Friedlander, vicepresidente di Virginia Tech per le scienze e la tecnologia della salute e direttore esecutivo. dell’Istituto di ricerca biomedica Fralin. “Mentre le patologie in questi comportamenti sono ben caratterizzate nelle popolazioni cliniche umane, i tentativi di terapie efficaci sono stati ostacolati dalla mancanza di comprensione di quali circuiti cerebrali e processi biologici sono influenzati. Il Dr. Morozov e il suo team hanno progettato e implementato un’elegante serie di esperimenti sui topi per fornire una base potenzialmente potente da cui far progredire questa scienza e, si spera, accorciare i tempi per sviluppare terapie più strategicamente mirate per gli esseri umani”.

Il professore assistente di ricerca Wataru Ito e l’assistente di ricerca Alexander Palmer, anch’essi del Centro per la ricerca neurobiologica del Fralin Biomedical Research Institute, hanno partecipato allo studio di ricerca.



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