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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L’esposizione all’inquinamento atmosferico in utero può influenzare lo sviluppo del sistema riproduttivo

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Dalle invisibili folate di gas di scarico diesel ai pennacchi di fumo arancione che soffocano il sole, è noto che l’inquinamento atmosferico danneggia il benessere respiratorio. Ora, la ricerca di Rutgers suggerisce un altro motivo per trattenere il respiro: anche l’aria inquinata può danneggiare la salute riproduttiva.

In uno studio sui dati sull’inquinamento atmosferico in relazione ai marcatori dello sviluppo riproduttivo nell’infanzia, i ricercatori della Rutgers hanno scoperto che alcuni inquinanti possono alterare negativamente la distanza anogenitale, una misura dell’esposizione prenatale agli ormoni.

“Questi risultati suggeriscono che l’inquinamento atmosferico può interferire con la normale attività ormonale durante i periodi critici dello sviluppo prenatale e infantile, e sospettiamo che l’interruzione possa avere conseguenze a lungo termine per la salute riproduttiva”, ha affermato Emily Barrett, professoressa del Dipartimento di Biostatistica e Scienze. Epidemiologia presso la Rutgers School of Public Health e autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Prospettive di salute ambientale.

Studi trasversali su uomini e donne adulti hanno dimostrato che le alterazioni della distanza anogenitale – la lunghezza tra i genitali e l’ano – possono essere correlate ai livelli ormonali nonché alla qualità dello sperma, alla fertilità e ai disturbi riproduttivi.

Negli studi sugli animali, la distanza anogenitale viene utilizzata per determinare la tossicità degli inquinanti sullo sviluppo. Un impatto misurabile è sul sistema riproduttivo. Quando la distanza anogenitale si riduce nella prole maschile, è un segno che un’esposizione tossica sta interferendo con la produzione di testosterone nel feto, ha detto Barrett.

I ricercatori hanno ipotizzato che una relazione simile possa esistere negli esseri umani. Per testare la loro ipotesi, Barrett e colleghi hanno utilizzato i dati dell’Infant Development and Environment Study (TIDES), uno studio longitudinale tuttora in corso sulle donne incinte e sui loro bambini lanciato nel 2010 in quattro città degli Stati Uniti: Minneapolis; Rochester, New York; San Francisco; e Seattle. La distanza anogenitale alla nascita nei bambini, e ad un anno per i maschi, è stata misurata nell’ambito del programma TIDES.

Questi dati sono stati poi confrontati con i livelli di biossido di azoto e particolato fine (PM2,5) – particelle di inquinamento di 2,5 micrometri o più piccole rilasciate durante la combustione di benzina, petrolio, diesel e legno. Un sistema di monitoraggio dell’inquinamento atmosferico gestito dall’Università di Washington ha monitorato i livelli di inquinamento nelle aree residenziali delle partecipanti a TIDES durante la gravidanza.

Confrontando queste due misure, i ricercatori hanno identificato un legame tra l’esposizione all’inquinamento atmosferico durante le finestre chiave dello sviluppo e la distanza anogenitale.

Ad esempio, una maggiore esposizione a PM2,5 durante la cosiddetta finestra di programmazione maschile alla fine del primo trimestre, quando il feto maschio riceve tipicamente un’ondata di ormoni, è stata associata a una lunghezza anogenitale più breve alla nascita.

I ricercatori hanno anche osservato che livelli più elevati di PM2,5 durante la mini pubertà (un periodo della prima infanzia in cui la produzione di ormoni è elevata) erano associati a una distanza anogenitale più breve nei maschi all’età di un anno. Questi risultati suggeriscono che potrebbero esserci più punti durante le prime fasi dello sviluppo in cui il sistema riproduttivo potrebbe essere vulnerabile agli impatti degli inquinanti atmosferici.

“Il PM2.5 è come un cavallo di Troia”, ha detto Barrett, aggiungendo che il particolato può trasportare metalli come cadmio e piombo, noti interferenti endocrini. “Quando questi interferenti interferiscono con gli ormoni del corpo, il risultato potrebbe essere un impatto permanente sulla nostra salute, dal rischio di cancro alla ridotta capacità di concepire un bambino”.



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