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.

Da un’altra testata giornalistica news de www.europeantimes.news

-1 C
Rome
martedì, Aprile 8, 2025
- Pubblicità -
notizieAmbienteGli ingegneri segnalano progetti di sensori di biomarcatori umani a basso costo...

Gli ingegneri segnalano progetti di sensori di biomarcatori umani a basso costo — ScienceDaily

INFORMATIVA: Alcuni degli articoli che pubblichiamo provengono da fonti non in lingua italiana e vengono tradotti automaticamente per facilitarne la lettura. Se vedete che non corrispondono o non sono scritti bene, potete sempre fare riferimento all'articolo originale, il cui link è solitamente in fondo all'articolo. Grazie per la vostra comprensione.


I ricercatori della Penn State hanno sviluppato una tecnologia a basso costo basata sull’RNA per rilevare e misurare i biomarcatori, che possono aiutare a decodificare la fisiologia del corpo. La presenza di biomarcatori proteici può indicare condizioni croniche o acute, dall’artrite al cancro alle infezioni batteriche, per le quali i test convenzionali possono costare da $ 100 a oltre $ 1.000. La nuova tecnologia può eseguire la stessa misurazione per circa un dollaro.

Il team ha pubblicato i risultati in Comunicazioni sulla natura, unendo gli sforzi di Howard Salis, professore associato di ingegneria biologica, ingegneria chimica e ingegneria biomedica; Grace Vezeau, che ha conseguito un dottorato in ingegneria biologica presso la Penn State nel 2021; e Lipika Gadila, che ha conseguito una laurea in ingegneria chimica presso la Penn State nel 2018.

I risultati dimostrano che i sensori basati sull’RNA possono essere progettati per rilevare proteine ​​biomarcatrici umane, tra cui la proteina C-reattiva monomerica, che è coinvolta in condizioni infiammatorie croniche come malattie cardiache e artrite, e l’interleuchina-32 gamma, una proteina di segnalazione per le infezioni acute come virus o infezioni batteriche. Secondo Salis, tali sensori potrebbero essere utilizzati per sviluppare dispositivi per test diagnostici.

“Questi test possono aiutare un medico a diagnosticare un paziente, ma è più informativo eseguire periodicamente più misurazioni di biomarcatori nell’arco di diverse settimane”, ha affermato Salis. “In questo momento, un test può essere costoso e si sommano. Con la nostra nuova tecnologia basata sull’RNA, ora è possibile eseguire le stesse misurazioni per molto meno”.

La tecnologia è una combinazione di un sistema di espressione senza cellule e di sensori ingegnerizzati basati su RNA chiamati riboswitch. I sistemi di espressione senza cellule contengono macchinari cellulari per leggere il DNA e produrre proteine, ma non sono limitati dalle membrane cellulari e consentono alle proteine ​​voluminose di entrare liberamente. I riboswitch sono progettati per legarsi a una proteina biomarker e regolare l’attivazione o la repressione di un segnale osservabile. Il riboswitch stesso è prodotto all’interno del sistema di espressione privo di cellule dalle istruzioni del DNA. Complessivamente, il costo di questi materiali è di circa un dollaro per reazione.

Secondo Salis, questa è la prima volta che i ricercatori hanno progettato un sensore riboswitch per rilevare proteine ​​​​biomarker. La sfida, ha detto, è trovare le migliori istruzioni del DNA per generare i sensori proteici più sensibili.

“Gli sforzi passati per progettare tali sensori di riboswitch si sono basati in gran parte sulla sperimentazione per tentativi ed errori, ad esempio, costruendo e caratterizzando grandi librerie casuali per identificare le varianti di riboswitch – i modelli genetici e gli aptameri – che funzionano meglio”, ha detto Salis. “Utilizzando una combinazione di modellazione termodinamica e ottimizzazione computazionale, abbiamo progettato razionalmente nuovi riboswitch che dovrebbero essere eccellenti sensori proteici e poi li abbiamo testati. Il nostro algoritmo di progettazione si chiama Riboswitch Calculator”.

Salis ei ricercatori hanno testato la loro nuova tecnologia per rilevare tre proteine: MS2, una piccola proteina trovata in un fago batterico, come prova di principio; e i biomarcatori rilevanti dal punto di vista medico della proteina C-reattiva monomerica umana e dell’interleuchina-32 gamma umana. I ricercatori hanno progettato 32 riboswitch, la maggior parte dei quali ha rilevato con successo le loro proteine ​​bersaglio.

“I test attuali richiedono reagenti di rilevamento costosi, strumenti costosi e ingombranti, stoccaggio e distribuzione della catena del freddo dei campioni e personale addestrato”, ha affermato Salis. “Applicando la modellazione e la progettazione computazionale, abbiamo progettato sensori proteici a basso costo che possono essere liofilizzati e reidratati. Il prossimo passo è sviluppare un dispositivo facile da usare che consenta a ricercatori e medici di utilizzare questa nuova tecnologia”.

Salis è anche affiliato con i Penn State Institutes of Energy and Environment.

La Defense Advanced Research Projects Agency e l’Air Force Office of Scientific Research hanno sostenuto questa ricerca.



Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com

- Pubblicità -
- Pubblicità -Newspaper WordPress Theme

Contenuti esclusivi

Iscriviti oggi

OTTENERE L'ACCESSO ESCLUSIVO E COMPLETO AI CONTENUTI PREMIUM

SOSTENERE IL GIORNALISMO NON PROFIT

Get unlimited access to our EXCLUSIVE Content and our archive of subscriber stories.

- Pubblicità -Newspaper WordPress Theme

Articoli più recenti

Altri articoli

- Pubblicità -Newspaper WordPress Theme

INFORMATIVA: Alcuni degli articoli che pubblichiamo provengono da fonti non in lingua italiana e vengono tradotti automaticamente per facilitarne la lettura. Se vedete che non corrispondono o non sono scritti bene, potete sempre fare riferimento all'articolo originale, il cui link è solitamente in fondo all'articolo. Grazie per la vostra comprensione.