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 esemplari di storia naturale non sono mai stati così accessibili

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Con l’aiuto di 16 sovvenzioni della National Science Foundation, i ricercatori hanno effettuato scrupolosamente scansioni topografiche computerizzate (CT) di oltre 13.000 campioni individuali per creare immagini 3D di più della metà di tutti i gruppi animali del mondo, inclusi mammiferi, pesci, anfibi e rettili.

Il gruppo di ricerca, composto da membri dell’Università del Texas ad Arlington e di altre 25 istituzioni, ha ora completato un quarto del percorso inserendo quasi 30.000 file multimediali nel repository open source MorphoSource. Ciò consentirà a ricercatori e studiosi di condividere i risultati e migliorare l’accesso al materiale fondamentale per la scoperta scientifica.

“Grazie a questo entusiasmante progetto openVertebrate, chiamato anche oVert, chiunque – scienziati, ricercatori, studenti, insegnanti, artisti – può ora cercare online per ricercare l’anatomia di quasi tutti gli animali immaginabili senza uscire di casa”, ha affermato Gregory Pandelis, responsabile delle collezioni. direttore del Centro di ricerca sulla diversità degli anfibi e dei rettili dell’UT Arlington. “Ciò contribuirà a ridurre l’usura di molti esemplari rari e allo stesso tempo ad aumentarne l’accesso.”

Una sintesi del progetto è stata appena pubblicata sulla rivista peer-reviewed Bioscienza esaminando i campioni che sono stati scansionati fino ad oggi e offrendo un’idea di come i dati potrebbero essere utilizzati in futuro.

Ad esempio, un gruppo di ricerca ha utilizzato i dati per concludere che lo Spinosaurus, un enorme dinosauro più grande del Tyrannosaurus rex e ritenuto acquatico, sarebbe stato in realtà un pessimo nuotatore e quindi probabilmente sarebbe rimasto sulla terra. Un altro studio ha rivelato che le rane si sono evolute per acquisire e perdere la capacità di far crescere i denti più di qualsiasi altro animale.

Il valore di OVert va oltre l’indagine scientifica. Gli artisti utilizzano i modelli 3D per creare repliche realistiche di animali. Fotografie di esemplari scoperti sono state esposte come parte delle mostre del museo. Inoltre, gli esemplari sono stati incorporati in visori di realtà virtuale che consentono agli utenti di interagire con gli animali.

Gli educatori sono anche in grado di utilizzare modelli oVert nelle loro classi. Fin dall’inizio del progetto, il gruppo di ricerca ha posto una forte enfasi sulla sensibilizzazione delle scuole primarie e secondarie, organizzando seminari in cui gli insegnanti potevano imparare a utilizzare i dati nelle loro classi.

“Da bambino, che amava tutte le cose legate alla scienza e alla natura e aveva un particolare interesse per l’anatomia scheletrica, facevo grandi sforzi per raccogliere, preservare e studiare teschi e altri campioni per la mia collezione di storia naturale della mia infanzia, l’inizio della mia ispirazione scientifica”, ha detto Pandelis. “Rendermi conto che si potevano studiare queste cose digitalmente con pochi clic su un computer mi ha aperto gli occhi e ha aperto la strada alla mia ricerca attuale utilizzando scansioni TC di esemplari di serpenti per studiare l’evoluzione del loro cranio. Ora, questa ricchezza di dati è stato aperto e reso pubblicamente accessibile a chiunque abbia un interesse professionale, ricreativo o educativo per l’anatomia e la morfologia. I campioni di storia naturale non sono mai stati così accessibili e di grande impatto.”

Nella fase successiva del progetto di ricerca, il team creerà strumenti sofisticati per analizzare i dati raccolti. Poiché i ricercatori non hanno mai avuto accesso digitale a così tanti esemplari di storia naturale in 3D, saranno necessari ulteriori sviluppi nell’apprendimento automatico e nel supercalcolo per sfruttarli al massimo delle loro potenzialità.



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