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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Rilevamento in tempo reale di virus di malattie infettive tramite la ricerca di impronte digitali molecolari

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Un gruppo di ricerca composto dal professor Kyoung-Duck Park e dai dottorandi Taeyoung Moon e Huitae Joo, del Dipartimento di Fisica dell’Università di Scienza e Tecnologia di Pohang (POSTECH) ha progettato un “sensore spettroscopico in oro nanogap a banda larga” utilizzando un materiale flessibile in grado di piegarsi per creare uno spazio controllato. Con la tecnologia sviluppata, è possibile testare rapidamente vari tipi di materiali, compresi i virus delle malattie infettive, utilizzando un solo sensore nanospettroscopico per trovare impronte molecolari.

L’emergere di epidemie pandemiche come COVID-19 ha sottolineato la necessità di metodi analitici rapidi e precisi per prepararsi a potenziali future epidemie virali. La spettroscopia Raman, utilizzando nanostrutture d’oro, offre informazioni sulla struttura interna e sulle proprietà chimiche dei materiali analizzando le vibrazioni distinte delle molecole note come “impronte digitali molecolari”, utilizzando la luce con notevole sensibilità. Potrebbe quindi avere un ruolo cruciale nel determinare la positività di un virus.

Tuttavia, i sensori di spettroscopia Raman convenzionali ad alta sensibilità rilevano solo un tipo di virus con un singolo dispositivo, ponendo quindi limitazioni in termini di produttività, velocità di rilevamento e costi quando si considerano le applicazioni cliniche.

Il gruppo di ricerca ha fabbricato con successo una struttura unidimensionale su scala millimetrica, caratterizzata da nanogap d’oro che ospitano solo una singola molecola con una perfetta aderenza. Questo progresso consente il rilevamento spettroscopico Raman su vasta area e ad alta sensibilità. Inoltre, hanno integrato in modo efficace materiali flessibili sul substrato del sensore spettroscopico nanogap in oro. Infine, il team ha sviluppato una tecnologia sorgente per un sensore nanospettrale attivo a banda larga, che consente il rilevamento su misura di sostanze specifiche utilizzando un unico dispositivo, ampliando il nanogap fino alle dimensioni di un virus e regolando liberamente la sua larghezza per adattarsi alle dimensioni e al tipo di virus. materiali, compresi i virus.

Inoltre, hanno migliorato la sensibilità e la controllabilità del sensore combinando la tecnologia dell’ottica adattiva utilizzata in campi come l’ottica spaziale, come il telescopio James Webb. Inoltre, hanno stabilito un modello concettuale per estendere la struttura unidimensionale fabbricata in un sensore spettroscopico bidimensionale, confermando teoricamente la capacità di amplificare i segnali spettroscopici Raman fino a diversi miliardi di volte. In altre parole, diventa possibile confermare in tempo reale in pochi secondi la positività del virus, un processo che prima richiedeva giorni per la verifica.

Si prevede che i risultati del gruppo di ricerca, attualmente in attesa di approvazione del brevetto, saranno utilizzati per la risposta rapida attraverso test in tempo reale ad alta sensibilità in caso di malattie infettive impreviste come COVID-19, per prevenire la diffusione indiscriminata. Taeyoung Moon, autore principale dell’articolo, ha sottolineato l’importanza dei loro risultati affermando: “Ciò non solo fa avanzare la ricerca scientifica di base nell’identificazione delle proprietà uniche dei materiali, dalle molecole ai virus, ma facilita anche le applicazioni pratiche, consentendo il rapido rilevamento di un ampio spettro di virus emergenti utilizzando un unico sensore su misura.”

La ricerca collaborativa è stata condotta congiuntamente con il team del Professor Dai-Sik Kim del Dipartimento di Fisica dell’UNIST e con un team guidato dal Professor Yung Doug Suh del Dipartimento di Chimica dell’UNIST, vicedirettore del Centro per i materiali di carbonio multidimensionali presso l’Institute for Basic Science (IBS). ). Inoltre, Yeonjeong Koo, Mingu Kang e Hyeongwoo Lee del Dipartimento di Fisica di POSTECH hanno effettuato misurazioni. I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista internazionale Nanolettere.



Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com

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