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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Gli scienziati aspirano il DNA animale dall’aria in una foresta danese — ScienceDaily

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È una mattina di inizio autunno. Tre ricercatori del Globe Institute dell’Università di Copenaghen si avventurano in una foresta danese trasportando scatole di plastica con campionatori d’aria del DNA. Indossando guanti in lattice e maschere per il viso, i ricercatori legano i campionatori ai tronchi degli alberi e attaccano i filtri dell’aria. Quindi accendono l’alimentazione. Un debole ronzio rivela che la raccolta delle particelle sospese nell’aria è in corso.

Nei tre giorni successivi, i ricercatori sono tornati nella foresta per cambiare più volte i filtri dell’aria.

“Abbiamo visto relativamente pochi animali nel breve tempo che abbiamo trascorso nella foresta quando abbiamo cambiato i filtri dell’aria. Uno scoiattolo, il suono di un picchio, un fagiano che strilla e un’aquila dalla coda bianca che volava sopra di noi un giorno”, dice Postdoc Christina Lynggaard.

Ciò che i ricercatori non hanno notato nella foresta, l’hanno visto quando hanno sequenziato le particelle di DNA trasportate dall’aria raccolte sui filtri. In soli tre giorni di ‘aspirazione’ in un’area della foresta grande all’incirca come un campo da calcio, i ricercatori hanno trovato tracce di DNA di 64 specie animali. Alcuni di loro erano animali domestici come mucche, maiali, pecore, galline e cani e animali domestici esotici come parrocchetti e pavoni. Ma in aggiunta, i ricercatori hanno registrato circa 50 animali selvatici terrestri.

Gli animali selvatici comprendevano animali piccoli e grandi e animali con diversi stili di vita: cervo nobile, capriolo, tasso euroasiatico, aquila dalla coda bianca, volpe rossa, diverse specie di arvicole, pettirosso, scoiattolo rosso euroasiatico, rospo comune, tritone liscio, crestato maggiore tritone, gru, picchio rosso maggiore, picchio muratore, airone cenerino, cinciallegra, beccaccia e molti altri.

In breve tempo, i ricercatori hanno trovato quasi un quarto degli animali terrestri precedentemente registrati nell’area e nei dintorni.

“È assolutamente pazzesco! Anche se abbiamo lavorato duramente per ottimizzare il metodo, non osavamo sperare in risultati così buoni. Non pensavamo che saremmo riusciti così bene nel primissimo tentativo in natura”, afferma la professoressa associata Kristine Bohmann .

DNA animale nell’aria intorno a noi

Il DNA che i ricercatori hanno aspirato dall’aria è il cosiddetto DNA ambientale.

“Gli animali secernono continuamente DNA nell’ambiente che li circonda. Potrebbe essere sotto forma di frammenti di capelli, piume e cellule della pelle. Se sono in volo, possiamo aspirarli e utilizzare le analisi del DNA per scoprire da quali animali provengono, ” dice Christina Lynggaard.

I nuovi risultati seguono lo studio rivoluzionario dei ricercatori dello scorso anno in cui hanno dimostrato che il DNA animale può essere aspirato dall’aria in uno zoo. L’hanno usato per mappare la presenza di molti animali nello ZOO di Copenaghen.

“C’è una bella differenza tra uno zoo e la natura”, afferma Kristine Bohmann e continua: “In uno zoo, gli animali sono presenti in gran numero in un’area relativamente piccola, mentre in natura sono molto meno concentrati. Pertanto, eravamo non sono sicuro di quanto bene potremmo far funzionare il metodo in natura. Ed è qui che dobbiamo farlo funzionare se vogliamo usarlo per monitorare la biodiversità”.

Uno strumento prezioso

“Siamo in una crisi di biodiversità e sono necessari strumenti per capire come cambiano gli ecosistemi a seguito degli impatti umani, per guidare le strategie di gestione e per valutare il rischio di diffusione di malattie nelle aree in cui gli animali possono entrare in contatto con le persone”. dice Christina Lynggaard.

I primi risultati dei ricercatori dall’aspirazione in natura mostrano che il DNA ambientale presente nell’aria può essere un metodo efficace per mappare la presenza di animali selvatici.

“Come con tutti i nuovi metodi, abbiamo molto lavoro davanti a noi. Ma questo studio ci fa ben sperare. Dimostra un metodo sensibile per mappare la presenza di animali senza doverli vedere o disturbare”, afferma Kristine Bohmann.

Nello studio, i ricercatori lavorano con DNA ambientale presente nell’aria in quantità molto ridotte. E poiché questo è il primo studio a dimostrare l’uso della filtrazione dell’aria per rilevare la presenza di una vasta gamma di animali selvatici, i ricercatori hanno fatto di tutto per verificare i risultati.

“Quando abbiamo rilevato per la prima volta il DNA dei pavoni, temevamo che potesse trattarsi di un errore. Ho quindi chiamato in giro per scoprire se qualcuno che viveva vicino al sito di raccolta fosse a conoscenza dei pavoni nella zona. Fortunatamente, hanno detto che a volte avevano hanno incontrato un pavone quando sono andati a fare una passeggiata”, dice Kristine Bohmann, che in questo modo ha potuto verificare il ritrovamento di DNA altrimenti alquanto insolito.



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