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 gomma da masticare antivirale per ridurre la trasmissione del virus dell’influenza e dell’herpes simplex

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Nel mondo interconnesso di oggi, le malattie infettive rappresentano una minaccia crescente, come dimostrato dalla pandemia del coronavirus e dai focolai di virus H1N1, SARS, Ebola, Zika e H5N1 (influenza degli uccelli) – tutti i quali hanno avuto significativi impatti globali e economici.

Ma le malattie virali più comuni contribuiscono anche alle sfide sanitarie globali e ai costi economici. Ad esempio, le epidemie di influenza stagionale si verificano ogni anno, causando un onere sostanziale della malattia globale e perdite economiche superiori a $ 11,2 miliardi ogni anno solo negli Stati Uniti. Nel frattempo, l’herpes simplex virus-1 (HSV-1), si è diffuso principalmente attraverso il contatto orale, infetta su due terzi della popolazione globale ed è la principale causa di cecità infettiva nei paesi occidentali.

Bassi tassi di vaccinazione per i virus dell’influenza e la mancanza di un vaccino contro l’HSV sottolineano la necessità di un nuovo approccio: uno che mira a ridurre i carichi virali nei siti in cui si verifica la trasmissione. E per virus come questi, che vengono trasmessi in modo più efficiente attraverso la bocca rispetto al naso, questo significa concentrarsi sulla cavità orale.

Ora, in uno studio pubblicato in Terapia molecolarei ricercatori della School of Dental Medicine dell’Università della Pennsylvania e dei collaboratori in Finlandia, hanno fatto proprio questo.

Basandosi sul loro lavoro precedente-ora nello studio clinico-dimostrando che un approccio simile è stato in grado di ridurre i campioni di SAR-CoV-2 nei campioni di saliva o tampone di covid-19 con oltre il 95%, Henry Daniell, WD Miller Professor nella scuola di medicina per odore di Penn e i collaboratori hanno testato la capacità di una gomma da masticare fatta di fagioli Lablab, Lablab purpureus -che contengono naturalmente una proteina trap antivirale (FRIL)-per neutralizzare i virus a due herpes simplex (HSV-1 e HSV-2) e due ceppi di influenza A (H1N1 e H3N2). La formulazione di gomme da masticare ha consentito un rilascio efficace e coerente di FRIL in siti di infezione virale.

Hanno dimostrato che 40 milligrammi di una compressa di gomma da fagioli a due grammi erano adeguati per ridurre i carichi virali di oltre il 95%, una riduzione simile a quella che hanno visto nel loro studio SARS-CoV-2.

È importante sottolineare che i ricercatori hanno preparato la gomma come prodotto farmacologico di livello clinico a conformarsi alle specifiche della FDA per i prodotti farmaceutici e hanno trovato il sicuro la gomma. Daniell osserva: “Queste osservazioni agiscono bene per la valutazione della gomma da fagioli negli studi clinici umani per ridurre al minimo l’infezione/trasmissione del virus”.

Daniell e i suoi colleghi stanno ora cercando di usare la polvere di fagioli Lablab per affrontare l’influenza aviaria, che sta attualmente avendo un impatto significativo in Nord America. Nei tre mesi precedenti, 54 milioni di uccelli sono stati colpiti da H5N1 e diverse infezioni umane sono state riportate negli Stati Uniti e in Canada.

In precedenza, gli altri erano dimostrati in polvere di fagioli di neutralizzare efficacemente H5N1 e H7N9 – due ceppi di influenza A noti per causare influenza dall’uccello negli umani e negli uccelli. Daniell e colleghi stanno attualmente cercando di testare il suo utilizzo nei mangimi per aiutare a controllare l’influenza degli uccelli negli uccelli.

“Il controllo della trasmissione dei virus continua ad essere una grande sfida globale. Una proteina antivirale ad ampio spettro (FRIL) presente in un prodotto alimentare naturale (polvere di fagioli) per neutralizzare non solo i virus dell’influenza umana ma anche l’influenza aviaria (uccello) è un’innovazione tempestiva per prevenire la loro infezione e trasmissione”, afferma Daniell.

Henry Daniell è professore di WD Miller presso il Dipartimento di Scienze di base e traslazionali presso la School of Dental Medicine dell’Università della Pennsylvania.

Altri autori includono Gary H. Cohen, Yuwei Guo, Uddhab Karki, Rachel J. Kulchar, Rahul Singh e Geetanjali Wakade di Penn Dental Medicine, Hamid Khazaei del Natural Resources Institute Finland (Luke) e l’Università della Finale e Juha-Matti Pihlava della Finland.

La ricerca condotta nel laboratorio di Daniell è supportata da NIH Grant R01 HL 107904.



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