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 si è evoluto il grande cervello?

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Due geni specifici che si evolvono esclusivamente nell’uomo influenzano congiuntamente lo sviluppo del cervello. I ricercatori del German Primate Center – Leibniz Institute for Primate Research e il Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics hanno scoperto questo in uno studio recentemente pubblicato. Hanno quindi fornito prove che questi geni contribuiscono insieme all’ingrandimento evolutivo del cervello.

I risultati dello studio mostrano che i due geni agiscono in un’interazione finemente sintonizzata: si garantisce che le cellule progenitrici del cervello si moltiplicino di più, mentre l’altra fa sì che queste cellule si trasformino in un diverso tipo di cellula progenitrice – le cellule che in seguito formano le cellule nervose del cervello. Nel corso dell’evoluzione, questa interazione ha portato il cervello umano a essere unico nelle sue dimensioni e complessità.

Le approfondimenti di recente acquisizione non solo forniscono una comprensione più profonda dello sviluppo evolutivo del nostro cervello, ma potrebbero anche aiutare a comprendere meglio come sorgono alcuni disturbi o malattie dello sviluppo del cervello. ‘Le nostre scoperte approfondiscono la comprensione fondamentale dello sviluppo del cervello e forniscono nuove intuizioni sulle origini evolutive del nostro grande cervello. A lungo termine, potrebbero contribuire allo sviluppo di approcci terapeutici per le malformazioni del cervello “, afferma Nesil Eşiyok, primo autore dello studio.

Sono stati combinati vari metodi per lo studio: oltre agli esperimenti sugli animali con topi, sono stati utilizzati anche metodi alternativi come gli organoidi cerebrali di scimpanzé. ‘La caratteristica straordinaria del nostro studio è che i risultati di esperimenti su animali e metodi alternativi si completano bene e confermano reciprocamente i loro risultati. . Ciò non solo sottolinea l’elevato significato dei nostri risultati, ma potrebbe anche aiutare a ridurre la necessità di esperimenti su animali in futuro sviluppando, perfezionando e confermando ulteriori metodi alternativi “, spiega Michael Heide, il ricercatore principale dello studio.

Il Centro di primati tedeschi (DPZ) – Leibniz Institute for Primate Research conduce ricerche biologiche e biomediche su e con primati nei settori della ricerca sulle infezioni, delle neuroscienze e della biologia dei primati. Il DPZ mantiene anche cinque stazioni sul campo nei tropici ed è un centro di riferimento e di servizio per tutti gli aspetti della ricerca sui primati. Il DPZ è una delle 96 strutture di ricerca e infrastruttura dell’Associazione Leibniz.



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