La National Science Foundation statunitense ha assegnato oltre 12,7 milioni di dollari a nove gruppi di ricerca per comprendere meglio le capacità non sfruttate dell’acido ribonucleico (RNA) per applicazioni biotecnologiche potenzialmente di vasta portata, dalla prevenzione delle malattie nelle colture alla terapie antitumorali.
I nove team riceveranno ciascuno da 1 milione a 1,65 milioni di dollari dalla NSF attraverso il programma Molecular Foundations for Biotechnology (MFB), uno sforzo congiunto della NSF in collaborazione con il National Institutes of Health’s National Human Genome Research Institute (NHGRI). NHGRI prevede di investire in ulteriori progetti che saranno annunciati più avanti nel 2024, concentrandosi sullo sviluppo di nuove tecnologie per studiare la biologia dell’RNA.
Supportati dal programma Molecular Foundations for Biotechnology, i ricercatori esploreranno i ruoli e le azioni dell’RNA per utilizzarli per creare nuovi metodi basati sull’RNA per trattare le cellule cancerose, rendere le colture più resistenti alla peronospora e alle malattie, combattere le infezioni virali come il comune raffreddore e altro ancora. . Il programma è uno sforzo congiunto della National Science Foundation degli Stati Uniti in collaborazione con l’Istituto nazionale di ricerca sul genoma umano del National Institutes of Health. Credito immagine: National Science Foundation degli Stati Uniti
“Si prevede che nuove modalità innovative di indagine sulla struttura, la dinamica e la funzione dell’RNA a livello molecolare porteranno a significative scoperte biotecnologiche all’intersezione tra chimica e biologia”, afferma David Berkowitz, direttore della divisione chimica della NSF. “Portando avanti questa scienza fondamentale, apriamo le porte a nuove strade di ricerca e applicazioni ispirate all’uso che possono apportare benefici alla società e migliorare la nostra qualità della vita”.
“Siamo entusiasti di collaborare con NSF per sostenere la ricerca sulle strutture, interazioni, funzioni e applicazioni dell’RNA”, afferma Carolyn Hutter, direttrice della divisione di scienze genomiche presso NHGRI. “Nuovi strumenti e tecnologie che sfruttano la ricerca sull’RNA hanno il potenziale per trasformare il campo biomedico e migliorare la salute umana”.
L’RNA è una molecola organica complessa che svolge compiti essenziali all’interno del meccanismo biologico e chimico di tutte le cellule viventi. Sebbene l’RNA sia stato identificato per la prima volta quasi un secolo fa, molti dei suoi aspetti funzionali non sono del tutto compresi o prevedibili.
I nove gruppi di ricerca esploreranno i ruoli e le azioni dell’RNA con l’obiettivo di creare nuovi metodi basati sull’RNA per trattare le cellule cancerose, rendere le colture più resistenti alla peronospora e alle malattie, combattere le infezioni virali come il comune raffreddore e altro ancora. I team comprendono esperti in una vasta gamma di campi, dalla chimica, biologia e fisica alla modellazione matematica e all’apprendimento automatico. Si prevede che i loro progetti forniranno opportunità di collaborazione con l’industria per tradurre le conoscenze acquisite in laboratorio in nuove biotecnologie commerciabili.
Oltre a sostenere la ricerca, l’investimento di NSF fornirà formazione pratica agli studenti e ai ricercatori all’inizio della carriera attraverso tutoraggio, workshop e stage per studenti delle scuole superiori e universitari e altre attività per espandere e ampliare la partecipazione alla forza lavoro STEM statunitense.
I nove progetti e team sono:
Tecnologie di etichettatura di prossimità di prossima generazione per mappare i trascrittomi subcellulari e gli interattomi di RNA nelle cellule viventi con risoluzione nanometrica (Università di Stanford) mira a creare nuove tecnologie per consentire agli scienziati di visualizzare rapidamente dove si localizzano gli RNA all’interno delle cellule viventi e identificare altro materiale genetico nelle vicinanze che potrebbe interagire con gli RNA; queste tecnologie potrebbero essere utili per studiare le interazioni intracellulari in malattie come il cancro.
Inserti stabilizzanti a forcina nei vettori di silenziamento genico indotti da virus RNA (Università del Maryland, College Park e Silvec Biologics) lavorerà per creare genomi di RNA stabili che possano essere utilizzati come dispositivi di rilascio per disabilitare i batteri che causano malattie nelle piante, come l’inverdimento degli agrumi; una grave malattia vegetale che colpisce alberi di agrumi importanti dal punto di vista economico e agricolo a livello internazionale e per la quale non esiste una cura.
Decifrare i codici: comprendere le regole della localizzazione e traduzione dell’mRNA (Università del Colorado Denver) mira a utilizzare i recenti sviluppi nella tecnologia di sequenziamento dell’RNA per creare un modello in grado di prevedere la produzione di proteine da un RNA messaggero, che potrebbe avere un ampio impatto su ciò che comprendiamo su come i geni codificano e trasmettono informazioni.
Migliore piegatura omologa utilizzando la linguistica computazionale e il deep learning (Oregon State University e Università di Rochester) cerca di utilizzare l’intelligenza artificiale per sviluppare algoritmi e strumenti software più rapidi e migliori per modellare le strutture secondarie dell’RNA, che hanno il potenziale per far avanzare la progettazione terapeutica e diagnostica.
Caratterizzazione della biogenesi, dell’assorbimento e della risposta cellulare ai carichi di ribonucleoproteine delle vescicole extracellulari utilizzando EV-CLASP (Vanderbilt University) lavorerà per aumentare la nostra comprensione degli RNA derivati dalle vescicole extracellulari, che potrebbero migliorare la nostra capacità di comprendere le dinamiche dell’RNA durante la comunicazione cellulare, il che aiuterebbe a identificare nuovi elementi regolatori dei geni e a sviluppare modi per fornire trattamenti con RNA nelle cellule.
Modifiche dell’RNA degli stimolatori frameshifting: piattaforme cellulari per ingegnerizzare l’espressione genica mediante previsioni di mutazioni computazionali ed esperimenti funzionali (Università di New York e Università della Carolina del Nord a Chapel Hill) mira a prevedere e modellare il modo in cui due proteine possono essere generate dallo stesso RNA messaggero con l’obiettivo di applicare tale conoscenza per limitare il modo in cui i virus a RNA possono utilizzare questa mutazione per infettare gli esseri umani o per sviluppare nuove forme di somministrazione di farmaci.
Valutazione e avanzamento della Cryo-EM per complessi conformazionali di RNA (Università di Stanford) testerà se la microscopia elettronica criogenica e i metodi computazionali possono visualizzare accuratamente le caratteristiche funzionalmente critiche delle macchine RNA per creare un kit di strumenti convalidato che potrebbe aiutare i ricercatori a sviluppare modelli di una varietà di macchine basate su RNA di interesse biologico o biotecnologico.
Identificazione massivamente parallela delle sequenze regolatrici della traduzione negli mRNA umani e virali (Università di Yale) adotterà un approccio a livello di sistema per comprendere i vari fattori che influiscono sulla quantità di proteine sintetizzate dagli RNA messaggeri, il che potrebbe aiutare nella progettazione di nuove classi di RNA messaggeri terapeutici.
Evoluzione continua di RNA con nuove funzioni nelle cellule di mammifero (Weill Cornell Medicine e Massachusetts Institute of Technology) mira a superare le sfide legate all’implementazione dell’RNA funzionale nelle cellule vive, che potrebbe trasformare la biotecnologia, la biomedicina e la biologia in generale consentendo agli scienziati di sviluppare e fornire RNA in grado di legarsi alle proteine bersaglio nelle cellule viventi.
Il programma MFB è un’iniziativa interdisciplinare guidata dalle direzioni per le scienze matematiche e fisiche e le scienze biologiche della NSF, con il supporto aggiuntivo della direzione per l’informatica e l’ingegneria dell’informazione e della direzione per l’ingegneria.
Fonte: NSF
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
