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 microbi delle radici potrebbero essere il segreto per una tazza di tè dal sapore migliore

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Penseresti che il sapore complesso di una tazza di tè di qualità dipenda principalmente dalle varietà di tè utilizzate per prepararla. Ma uno studio apparso sulla rivista Biologia attuale del 15 febbraio dimostra che la preparazione di una deliziosa tazza di tè dipende da un altro ingrediente chiave: la raccolta dei microbi presenti sulle radici del tè. Modificando questo assemblaggio, gli autori hanno dimostrato di poter rendere il tè di buona qualità ancora migliore.

“Disparità significative nelle comunità microbiche, in particolare nei microrganismi legati al metabolismo dell’azoto, sono state identificate nelle radici delle piante di tè con qualità diverse attraverso la microbiomica”, afferma Tongda Xu della Fujian Agriculture and Forestry University di Fujian, in Cina. “Fondamentalmente, attraverso l’isolamento e l’assemblaggio di una comunità microbica sintetica da radici di piante di tè di alta qualità, siamo riusciti a migliorare notevolmente il contenuto di aminoacidi in varie varietà di piante di tè, con conseguente miglioramento della qualità del tè.”

La Cina ospita una ricchezza di risorse genetiche per la coltivazione delle piante di tè. Ma, spiegano i ricercatori, migliorare la qualità del tè attraverso metodi di selezione genetica molecolare è una sfida. C’è interesse nel trovare altri modi per modificare e migliorare il tè, magari includendo l’uso di agenti microbici. Studi precedenti hanno dimostrato che i microbi del suolo che vivono nelle radici delle piante influenzano il modo in cui i nutrienti vengono assorbiti e utilizzati all’interno delle piante. Nel nuovo studio, i ricercatori volevano saperne di più su come i microbi delle radici influenzano specificamente la qualità del tè.

Hanno scoperto che i microbi nelle radici del tè influenzano il loro assorbimento di ammoniaca, che a sua volta influenza la produzione di teanina, che è fondamentale per determinare il gusto di un tè. Hanno anche osservato variazioni nei microbi che colonizzavano diversi tè. Confrontando varietà di tè con diverse quantità di teanina, hanno identificato una serie di microbi che sembravano promettenti per alterare il metabolismo dell’azoto e aumentare i livelli di teanina.

Successivamente hanno costruito una comunità microbica sintetica, denominata SynCom, che rispecchiava da vicino quella trovata in associazione con una varietà di tè ad alto contenuto di teanina chiamata Rougui. Quando hanno applicato SynCom alle radici del tè, hanno scoperto che aumentava i livelli di teanina. Anche i microbi hanno permesso Arabidopsis thalianauna pianta comunemente utilizzata negli studi biologici di base, per tollerare meglio condizioni di basso azoto.

“L’aspettativa iniziale per la comunità microbica sintetica derivata dalle radici delle piante di tè di alta qualità era quella di migliorare la qualità delle piante di tè di bassa qualità”, afferma il coautore dello studio Wenxin Tang. “Tuttavia, con nostro stupore, abbiamo scoperto che la comunità microbica sintetica non solo migliora la qualità delle piante di tè di bassa qualità, ma esercita anche un significativo effetto promotore su alcune varietà di tè di alta qualità. Inoltre, questo effetto è particolarmente pronunciato nelle piante di tè di bassa qualità. condizioni del terreno azotato.”

I risultati suggeriscono che le comunità microbiche prodotte sinteticamente potrebbero migliorare i tè, soprattutto se coltivati ​​in condizioni di terreno carenti di azoto. Poiché le piante del tè richiedono molto azoto, la scoperta potrebbe aiutare a ridurre l’uso di fertilizzanti chimici promuovendo al tempo stesso la qualità delle piante del tè. I risultati potrebbero avere importanti implicazioni per le colture agricole in senso più ampio.

“Sulla base dei nostri attuali risultati sperimentali, l’inclusione della comunità microbica SynCom21 non solo ha migliorato l’assorbimento dell’azoto ammoniacale in diverse varietà di tè, ma ha anche migliorato l’assorbimento dell’azoto ammoniacale in Arabidopsis thaliana“, afferma Xu. “Ciò suggerisce che la funzione di promozione dell’assorbimento di azoto ammoniacale di SynCom21 potrebbe essere applicabile a varie piante, comprese altre colture.”

Ad esempio, dicono, potrebbe consentire la coltivazione di riso con qualità migliorate, compreso un maggiore contenuto proteico. Ora intendono ottimizzare ulteriormente SynCom e valutarne l’utilizzo nelle prove sul campo. Sperano anche di saperne di più su come i microbi delle radici influenzano altri metaboliti secondari negli alberi del tè.



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