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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Come un sussurratore di cavalli può aiutare gli ingegneri a costruire robot migliori — ScienceDaily

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Gli esseri umani e i cavalli hanno goduto di un forte rapporto di lavoro per quasi 10.000 anni, una partnership che ha trasformato il modo in cui veniva prodotto il cibo, le persone venivano trasportate e persino il modo in cui le guerre venivano combattute e vinte. Oggi guardiamo ai cavalli per compagnia, ricreazione e come compagni di squadra in attività competitive come corse, dressage e spettacoli.

Queste interazioni secolari tra le persone e i loro cavalli possono insegnarci qualcosa sulla costruzione di robot progettati per migliorare le nostre vite? I ricercatori dell’Università della Florida dicono di sì.

“Non ci sono principi guida fondamentali su come costruire un rapporto di lavoro efficace tra robot e umani”, ha affermato Eakta Jain, professore associato di informatica e scienze dell’informazione e ingegneria presso l’Herbert Wertheim College of Engineering dell’UF. “Mentre lavoriamo per migliorare il modo in cui gli esseri umani interagiscono con i veicoli autonomi e altre forme di intelligenza artificiale, mi è venuto in mente di averlo già fatto con i cavalli. Questa relazione esiste da millenni ma non è mai stata sfruttata per fornire approfondimenti per l’interazione uomo-robot .”

Jain, che ha svolto il suo lavoro di dottorato presso il Robotics Institute della Carnegie Mellon University, ha condotto un anno di lavoro sul campo osservando le speciali interazioni tra cavalli e umani presso l’UF Horse Teaching Unit a Gainesville, in Florida. Presenterà le sue scoperte oggi alla conferenza ACM sui fattori umani nei sistemi informatici ad Amburgo, in Germania.

Come i cavalli hanno fatto migliaia di anni prima, i robot stanno entrando nelle nostre vite e nei luoghi di lavoro come compagni e compagni di squadra. Aspirano i nostri pavimenti, aiutano a educare e intrattenere i nostri figli e gli studi dimostrano che i robot sociali possono essere strumenti terapeutici efficaci per aiutare a migliorare la salute mentale e fisica. Sempre più robot si trovano nelle fabbriche e nei magazzini, lavorano in collaborazione con lavoratori umani e talvolta vengono anche chiamati co-bot.

Come membro dell’UF Transportation Institute, Jain guidava il sottogruppo del fattore umano che esamina come gli esseri umani dovrebbero interagire con i veicoli autonomi, o AV.

“Per la prima volta, auto e camion possono osservare i veicoli vicini e mantenere una distanza adeguata da loro, nonché monitorare il conducente per segni di stanchezza e attenzione”, ha detto Jain. “Tuttavia, il cavallo ha queste capacità da molto tempo. Ho pensato perché non imparare dalla nostra collaborazione con i cavalli per il trasporto per aiutare a risolvere il problema dell’interazione naturale tra umani e AV”.

Guardare alla nostra storia con gli animali per aiutare a plasmare il nostro futuro con i robot non è un concetto nuovo, sebbene la maggior parte degli studi sia stata ispirata dal rapporto che gli esseri umani hanno con i cani. Jain e i suoi colleghi del College of Engineering e UF Equine Sciences sono i primi a riunire ricercatori di ingegneria e robotica con esperti di cavalli e addestratori per condurre studi sul campo con gli animali.

La collaborazione multidisciplinare ha coinvolto competenze in ingegneria, scienze animali e metodologie di ricerca qualitativa, ha spiegato Jain. Ha contattato per la prima volta Joel McQuagge, del programma di gestione e comportamento equino di UF che sovrintende all’unità di insegnamento del cavallo UF. Non aveva pensato a questa connessione tra cavalli e robot, ma ha fornito a Jain pieno accesso e lei ha trascorso mesi a osservare le lezioni. Ha intervistato e osservato esperti di cavalli, inclusi addestratori di purosangue e devoti proprietari di cavalli. Christina Gardner-McCune, professore associato nel dipartimento di informatica e scienze dell’informazione e ingegneria dell’UF, ha fornito esperienza nell’analisi qualitativa dei dati.

I dati raccolti attraverso osservazioni e analisi tematiche hanno prodotto risultati che possono essere applicati dai ricercatori sull’interazione uomo-robot e dai progettisti di robot.

“Alcuni dei risultati sono concreti e facili da visualizzare, mentre altri sono più astratti”, afferma. “Ad esempio, abbiamo appreso che un cavallo parla con il suo corpo. Puoi vedere le sue orecchie che puntano dove qualcosa ha attirato la sua attenzione. Potremmo inserire tipi simili di espressioni non verbali nei nostri robot, come le orecchie che puntano quando bussano la portiera o qualcosa di visivo nell’auto quando c’è un pedone su quel lato della strada”.

Una scoperta più astratta e rivoluzionaria è la nozione di rispetto. Quando un addestratore lavora per la prima volta con un cavallo, cerca segni di rispetto da parte del cavallo per il suo partner umano.

“In genere non pensiamo al rispetto nel contesto delle interazioni uomo-robot”, afferma Jain. “In quali modi un robot può dimostrarti che ti rispetta? Possiamo progettare comportamenti simili a quelli usati dal cavallo? Questo renderà l’essere umano più disposto a lavorare con il robot?”

Jain, originaria di Nuova Delhi, afferma di essere cresciuta con i robot nel modo in cui le persone crescono con gli animali. Suo padre è un ingegnere che ha realizzato robot educativi e industriali e sua madre era un’insegnante di informatica che gestiva il club di robotica della sua scuola.

“I robot sono stati oggetto di molte conversazioni a tavola”, dice, “quindi sono stata esposta presto alle interazioni uomo-robot”.

Tuttavia, durante il suo studio durato un anno sulla relazione uomo-cavallo, ha imparato a cavalcare e dice che spera un giorno di possedere un cavallo.

“All’inizio pensavo di poter imparare osservando e parlando con le persone”, dice. “Non c’è nulla che possa sostituire il fare, però. Ho dovuto sentire di persona come funziona la collaborazione uomo-cavallo. Dalla prima volta che sono salito su un cavallo, mi sono innamorato di loro.”



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