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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Cibo in vista? Il fegato è pronto!

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Cosa succede nel corpo quando abbiamo fame e vediamo e annusiamo il cibo? Un team di ricercatori dell’Istituto Max Planck per la ricerca sul metabolismo è riuscito ora a dimostrare nei topi che gli adattamenti nei mitocondri del fegato avvengono già dopo pochi minuti. Stimolati dall’attivazione di un gruppo di cellule nervose nel cervello, i mitocondri delle cellule epatiche cambiano e preparano il fegato all’adattamento del metabolismo dello zucchero. I risultati, pubblicati sulla rivista Science, potrebbero aprire nuove strade per il trattamento del diabete di tipo 2.

I ricercatori hanno nutrito topi affamati che potevano solo vedere e annusare il cibo senza mangiarlo. Dopo solo pochi minuti, i ricercatori hanno analizzato i mitocondri nel fegato e hanno scoperto che i processi normalmente stimolati dall’assunzione di cibo venivano attivati.

I mitocondri nel fegato si preparano

Gli studi dimostrano che è sufficiente che i topi vedano e annusino il cibo per alcuni minuti per influenzare i mitocondri nelle cellule del fegato. Ciò è mediato da una fosforilazione precedentemente sconosciuta in una proteina mitocondriale. La fosforilazione è una modifica importante per la regolazione dell’attività proteica. I ricercatori dimostrano anche che questa fosforilazione influenza la sensibilità del fegato all’insulina. I ricercatori hanno così scoperto una nuova via di segnalazione che regola la sensibilità all’insulina nel corpo.

Cellule nervose nell’ipotalamo

L’effetto sul fegato è mediato da un gruppo di cellule nervose chiamate neuroni POMC. Questi neuroni vengono attivati ​​in pochi secondi dalla vista e dall’odore del cibo, segnalando al fegato di prepararsi per i nutrienti in arrivo. I ricercatori hanno anche dimostrato che la sola attivazione dei neuroni POMC è sufficiente per adattare i mitocondri nel fegato, anche in assenza di cibo.

“Quando i nostri sensi rilevano il cibo, il nostro corpo si prepara all’assunzione di cibo producendo saliva e acido digestivo. Sapevamo da studi precedenti che anche il fegato si prepara all’assunzione di cibo. Ora abbiamo dato un’occhiata più da vicino ai mitocondri nelle cellule del fegato, perché loro sono organelli cellulari essenziali per il metabolismo e la produzione di energia, e si sono resi conto di quanto sorprendentemente veloce avvenga questo adattamento”, spiega Sinika Henschke, prima autrice dello studio. Jens Brüning, capo dello studio e direttore dell’Istituto Max Planck per la ricerca sul metabolismo: “Il nostro studio mostra quanto strettamente siano collegati la percezione sensoriale del cibo, i processi di adattamento nei mitocondri e la sensibilità all’insulina. Comprendere questi meccanismi è importante anche perché la sensibilità all’insulina è compromesso nel diabete mellito di tipo 2.”

Jens Brüning è anche leader del gruppo di ricerca presso il Cluster di eccellenza CECAD nella ricerca sull’invecchiamento dell’Università di Colonia e direttore del Dipartimento di endocrinologia, diabetologia e medicina preventiva presso l’Ospedale universitario di Colonia.



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