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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Scienze & AmbienteAutopsie digitali con tecnologia di visualizzazione 3D

Autopsie digitali con tecnologia di visualizzazione 3D

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È già possibile eseguire parte dell’autopsia con l’assistenza di realtà mista, e in futuro potrebbero essere realizzate autopsie completamente digitali. A lungo termine, questa tecnologia potrebbe rendere le autopsie più efficienti e legalmente certe, e avere anche usi nella formazione e nelle collaborazioni.

Lo strumento digitale per eseguire autopsie digitali è controllato dai movimenti della mano.

Lo strumento digitale per eseguire autopsie digitali è controllato dai movimenti della mano. Credito immagine: Thor Balkhed/Università di Linköping

“Ci sono alcune cose che non puoi fare digitalmente, come pesare gli organi. Ma il nostro strumento potrebbe essere un complemento alle vere autopsie e un passo avanti verso il fatto di non dover tagliare affatto il corpo”, afferma Lonni Besançon, assistente professore presso la Divisione di tecnologia dei media e dell’informazione presso l’Università di Linköping.

Le autopsie vengono eseguite da un medico per determinare la causa della morte e consistono in un esame medico del corpo e dei suoi organi. In Svezia ci sono due tipi di autopsie: cliniche e forensi.

Le autopsie cliniche vengono eseguite per acquisire importanti conoscenze su varie malattie e possibili trattamenti. Circa il cinque per cento di tutte le persone decedute viene sottoposto ad autopsia clinica. Un’autopsia forense viene eseguita quando vi è il sospetto di reati come omicidio o omicidio colposo. Ma anche in caso di decessi causati da incidenti, suicidio o negligenza medica.

Lonni Besançon, assistente professore presso la Divisione di Media e Information Technology presso l'Università di Linköping.

Lonni Besançon, assistente professore presso la Divisione di Media e Information Technology presso l’Università di Linköping. Credito immagine: Thor Balkhed / Università di Linköping

Visualizzazione immersiva

Le autopsie forensi sono richieste dalla legge. Ma nel caso delle autopsie cliniche, le convinzioni religiose o il no di un parente prossimo possono comportare la mancata esecuzione dell’autopsia e il rischio di perdere conoscenze importanti. Ci sono anche diverse sfide legate all’autopsia stessa.

“Il patologo spesso deve confrontare i suoi risultati sia con i rapporti della polizia che con i risultati degli esami del sangue, mentre allo stesso tempo prende appunti e controlla le scansioni TC. Ciò significa che devono togliersi i guanti e lavarsi le mani più volte, il che è inefficiente”, afferma Lonni Besançon.

Per questo, insieme ai ricercatori della Monash University e dell’Università del Queensland in Australia, ha esaminato la possibilità di utilizzare la cosiddetta tecnologia di visualizzazione immersiva per creare una realtà mista nella sala autoptica. L’idea è che la tecnologia digitale faciliterà il lavoro dei medici.

Utilizzando le informazioni delle scansioni TC, è possibile costruire un modello virtuale del corpo del defunto.

Utilizzando le informazioni delle scansioni TC, è possibile costruire un modello virtuale del corpo del defunto. Credito immagine: Thor Balkhed / Università di Linköping

Controllato dai movimenti della mano

Un grande vantaggio è che le autopsie digitali possono essere eseguite più volte, il che significa che possono essere mostrate in aula così come ai colleghi online. Ma i ricercatori vedono anche un grande potenziale nell’uso della tecnologia nell’insegnamento agli studenti di medicina.

Utilizzando le informazioni delle scansioni TC, è possibile costruire un modello virtuale del corpo del defunto. Nella sala dell’autopsia, il medico ha davanti a sé il corpo reale, ma indossa un auricolare sugli occhi che consente di vedere una sovrapposizione digitale, con una versione digitale del corpo e un menu controllato dai movimenti delle mani.

Il menu contiene anche masse di informazioni che non sarebbero state in grado di stare contemporaneamente su uno schermo 2D, come referti e scansioni TC tradizionali. È anche possibile visualizzare diverse parti del corpo strato per strato in 3D ed eseguire alcune attività digitalmente, come ad esempio misurare varie parti del corpo.

Da tre a cinque anni

Questa tecnologia è stata sviluppata in collaborazione con i tecnici dell’autopsia presso il Victorian Institute of Forensic Medicine in Australia, a cui è stato chiesto di spiegare le loro esigenze e fornire un feedback continuo sulle prestazioni della tecnologia. Ma secondo Lonni Besançon ci vorranno ancora alcuni anni prima che la tecnologia diventi generalmente disponibile sul campo.

“Penso che entro tre o cinque anni, se le nuove cuffie funzioneranno meglio di quelle attuali, i patologi saranno in grado di lavorare con una soluzione ibrida”, afferma.

Il prossimo passo di questa ricerca è quello di continuare a lavorare per facilitare la stesura del referto e rendere possibile l’integrazione con l’autopsia. Ad esempio, scattando una schermata dall’auricolare e quindi consegnando un rapporto verbale, è possibile generare automaticamente un rapporto scritto.

L’articolo: Lavorare con i professionisti forensi per comprendere le opportunità e le sfide dell’autopsia digitale in realtà mista; Vahid Pooryousef, Maxime Cordeil, Lonni Besançon, Christophe Hurter, Tim Dwyer e Richard Bassed. In Proceedings of the 2023 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’23), 23–28 aprile 2023, Amburgo, Germania. ACM, New York, NY, USA, 15 pagine. DOI: 10.1145/3544548.3580768

Scritto da Anders Torneholm

Fonte: Università di Linkoping



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