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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Una strategia chimica innovativa prende di mira l’intestino delle larve di zanzara per combattere la diffusione di malattie mortali

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Le malattie trasmesse dalle zanzare rimangono una sfida formidabile che minaccia ogni anno milioni di persone con malattie come la malaria, la dengue, la zika e la chikungunya.

Zanzara – foto illustrativa. Credito immagine: Pixabay (Licenza gratuita Pixabay)

Per sviluppare una strategia di controllo delle zanzare con un impatto ecologico minimo, biochimici ed entomologi dell’Università dell’Arizona hanno aperto la strada a un nuovo approccio sfruttando l’ambiente alcalino unico delle viscere delle larve delle zanzare. Utilizzando composti chimici appositamente progettati, il team ha modificato selettivamente le proteine ​​intestinali delle larve di zanzara, segnando un progresso significativo nella lotta contro le malattie trasmesse dalle zanzare.

Lo studio era pubblicato Giovedì sul Journal of American Chemical Society.

Dal punto di vista della salute pubblica, i metodi tradizionali di controllo delle zanzare hanno dovuto affrontare ostacoli. Le zanzare sviluppano resistenza agli insetticidi comunemente usati, ha detto Michael Riehleprofessore all’UArizona Dipartimento di Entomologia e un autore senior del giornale.

“Elaborare obiettivi unici contro le larve di zanzara è uno strumento potente poiché la resistenza continua a svilupparsi contro gli approcci attuali”, ha affermato Riehle.

“Ci siamo imbattuti in alcuni composti chimici che avevano una reattività unica a pH elevato (basico) e sapevamo che le larve di zanzara hanno questo ambiente unico a pH elevato”, ha affermato John Jewettprofessore associato presso la Dipartimento di Chimica e Biochimica.

Due ex studenti laureati del Dipartimento di Chimica e Biochimica, Lindsay Guzmán e Anjalee Wijetunge, hanno condotto lo studio.

Il team ha progettato composti chimici noti come triazabutadieni protetti che sono inattivi in ​​condizioni normali. Ma in ambienti con pH elevato, come l’intestino di una larva di zanzara, i composti rilasciano molecole altamente reattive chiamate ioni aril diazonio, che poi si legano alle proteine ​​dell’intestino della larva e le modificano.

“Potresti paragonare queste molecole ad animali con la museruola. Una volta che i musi vengono rimossi a pH elevato, possono attaccarsi alle proteine ​​nelle loro vicinanze”, ha detto Jewett.

Le proteine ​​modificate vengono marcate con marcatori fluorescenti attraverso un processo di collegamento chimico altamente efficiente. I marcatori fluorescenti sono serviti a confermare che queste sonde progettate sono entrate nella larva e hanno effettuato la modifica.

Jewett ha affermato che questa etichettatura in due fasi può essere pensata come l’aggiunta di un localizzatore a un animale in natura che è relativamente piccolo e non disturbante. Il secondo passo: la molecola fluorescente sarebbe qualcuno che segue il tracker e lo dipinge di rosa brillante in modo che tutti possano trovarlo facilmente.

Questa etichettatura consente il rilevamento di proteine ​​modificate utilizzando una varietà di tecniche biochimiche per isolare e separare le proteine.

I composti riportati nel loro lavoro non sono acutamente tossici per le larve di zanzara, ma modificano le proteine ​​presenti nell’intestino larvale. I gruppi di ricerca stanno attualmente studiando se i composti hanno effetti a lungo termine sulle larve che digeriscono il cibo, crescono e diventano adulte, ha detto Jewett.

Poiché l’obiettivo sono le larve di zanzara, che sono acquatiche, il composto chimico può essere messo direttamente nell’acqua come molti altri larvicidi attualmente utilizzati, ha detto Jewett. Il vantaggio di questa tecnologia è che prende di mira specificamente le larve di zanzara e non danneggia altri animali acquatici. Pochissimi organismi nell’ambiente acquatico hanno un pH molto alto come le larve di zanzara, ha affermato Jewett.

Sebbene il team abbia eseguito lo studio con una sola specie di zanzara, Aedes a Egypti, l’ambiente intestinale ad alto pH è diffuso anche in altre specie di zanzare come Anopheles e Culex, ha detto Riehle. Oltre alle zanzare, la nuova sonda prende di mira anche le larve dei simulidi, grazie al loro pH intestinale elevato. Le mosche nere sono importanti vettori della cecità fluviale, ha detto Riehle.

In futuro, il gruppo di ricerca prevede di associare diversi composti potenzialmente tossici a questo composto chimico, per poi testare quanto siano efficaci nell’uccidere le larve di zanzara.

“Inizialmente, pensavamo che la necessità di un pH elevato per rilasciare il composto reattivo fosse un ostacolo, ma poi ci siamo resi conto che quello era un ambiente utile per la biologia delle zanzare”, ha detto Jewett. “E poi, alla fine, ha funzionato abbastanza bene.”

Fonte: Università dell’Arizona



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