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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Il sistema nanorobotico presenta nuove opzioni per colpire le infezioni fungine — ScienceDaily

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Infezioni causate da funghi, come candida albicansrappresentano un rischio sanitario globale significativo a causa della loro resistenza ai trattamenti esistenti, tanto che l’Organizzazione mondiale della sanità lo ha evidenziato come una questione prioritaria.

Sebbene i nanomateriali si mostrino promettenti come agenti antimicotici, le attuali iterazioni mancano della potenza e della specificità necessarie per un trattamento rapido e mirato, portando a tempi di trattamento prolungati e potenziali effetti fuori bersaglio e resistenza ai farmaci.

Ora, in uno sviluppo rivoluzionario con implicazioni di vasta portata per la salute globale, un team di ricercatori guidato congiuntamente da Hyun (Michel) Koo della University of Pennsylvania School of Dental Medicine e Edward Steager della Penn’s School of Engineering and Applied Science ha creato un sistema microrobotico in grado di eliminare in modo rapido e mirato i patogeni fungini.

“Candidae forma tenaci infezioni da biofilm che sono particolarmente difficili da trattare”, afferma Koo. “Le attuali terapie antifungine mancano della potenza e della specificità necessarie per eliminare rapidamente ed efficacemente questi agenti patogeni, quindi questa collaborazione attinge dalle nostre conoscenze cliniche e unisce il team di Ed e la loro esperienza robotica per offrire un nuovo approccio”.

Il team di ricercatori fa parte del Center for Innovation & Precision Dentistry di Penn Dental, un’iniziativa che sfrutta approcci ingegneristici e computazionali per scoprire nuove conoscenze per la mitigazione delle malattie e promuovere l’innovazione dell’assistenza sanitaria orale e craniofacciale.

Per questo articolo, pubblicato in Materiale avanzato, i ricercatori hanno sfruttato i recenti progressi nelle nanoparticelle catalitiche, note come nanozimi, e hanno costruito sistemi robotici in miniatura che potrebbero mirare con precisione e distruggere rapidamente le cellule fungine. Hanno ottenuto questo risultato utilizzando campi elettromagnetici per controllare la forma ei movimenti di questi microrobot nanozimi con grande precisione.

“I metodi che utilizziamo per controllare le nanoparticelle in questo studio sono magnetici, il che ci consente di indirizzarli verso l’esatta posizione dell’infezione”, afferma Steager. “Usiamo nanoparticelle di ossido di ferro, che hanno un’altra importante proprietà, vale a dire che sono catalitiche”.

Il team di Steager ha sviluppato il movimento, la velocità e le formazioni dei nanozimi, che hanno portato a una maggiore attività catalitica, proprio come l’enzima perossidasi, che aiuta a scomporre il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno. Ciò consente direttamente la generazione di elevate quantità di specie reattive dell’ossigeno (ROS), composti che hanno comprovate proprietà di distruzione del biofilm, nel sito di infezione.

Tuttavia, l’elemento veramente pionieristico di questi assemblaggi di nanozimi è stata una scoperta inaspettata: la loro forte affinità di legame con le cellule fungine. Questa caratteristica consente un accumulo localizzato di nanozimi proprio dove risiedono i funghi e, di conseguenza, una generazione mirata di ROS.

“I nostri assemblaggi di nanozimi mostrano un’incredibile attrazione per le cellule fungine, in particolare se confrontate con le cellule umane”, afferma Steager. “Questa specifica interazione di legame apre la strada a un effetto antimicotico potente e concentrato senza intaccare altre aree non infette”.

Insieme alla manovrabilità intrinseca del nanozima, questo si traduce in un potente effetto antimicotico, dimostrando la rapida eradicazione delle cellule fungine entro una finestra di 10 minuti senza precedenti.

Guardando al futuro, il team vede il potenziale di questo esclusivo approccio robotico basato sui nanozimi, poiché incorpora nuovi metodi per automatizzare il controllo e la consegna dei nanozimi. La promessa che detiene per la terapia antifungina è solo l’inizio. Il suo targeting preciso e l’azione rapida suggeriscono il potenziale per il trattamento di altri tipi di infezioni ostinate.

“Abbiamo scoperto un potente strumento nella lotta contro le infezioni fungine patogene”, afferma Koo. “Quello che abbiamo ottenuto qui è un significativo balzo in avanti, ma è anche solo il primo passo. Le proprietà magnetiche e catalitiche combinate con l’inaspettata specificità di legame ai funghi aprono interessanti opportunità per un meccanismo antifungino automatizzato “lega e uccidi”. Siamo ansiosi di approfondire e sbloccare il suo pieno potenziale”.

Questo approccio robotico apre una nuova frontiera nella lotta alle infezioni fungine e segna un punto cardine nella terapia antimicotica. Con un nuovo strumento nel loro arsenale, i professionisti medici e dentistici sono più vicini che mai a combattere efficacemente questi difficili agenti patogeni.



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