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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I ricercatori solleticano i ratti per identificare la parte del cervello critica per le risate e la giocosità – ScienceDaily

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Per studiare i comportamenti di gioco negli animali, gli scienziati devono essere in grado di simulare autenticamente ambienti che favoriscono il gioco in laboratorio. Animali come i ratti sono meno inclini a giocare se sono ansiosi o limitati, e ci sono dati minimi sull’attività cerebrale dei ratti che sono liberi di giocare. Dopo aver messo i topi a proprio agio con un compagno di giochi umano, facendogli il solletico in condizioni controllate, quindi misurando i cigolii e l’attività cerebrale dei topi, un gruppo di ricerca riferisce il 27 luglio sulla rivista Neurone che una struttura nel cervello dei ratti chiamata grigio periacqueduttale è essenziale per il gioco e le risate.

“Sappiamo che le vocalizzazioni come le risate sono molto importanti nel gioco, il che ha supportato l’idea che ci sia una sorta di segnale organizzativo nel cervello che regola questo comportamento”, afferma l’autore senior Michael Brecht, neuroscienziato presso la Humboldt-Universität zu Berlin. “Ad esempio, i bambini controllano le risate quando giocano a litigare tra loro. Se il loro compagno di giochi non ride più, smettono di litigare”.

Il gioco è uno dei tipi di comportamento meno compresi e gli scienziati attualmente non conoscono i percorsi neurali che controllano la giocosità degli esseri umani o di altri animali. Per saperne di più sulla neuroscienza del gioco, questi ricercatori si sono prima assicurati che i ratti studiati fossero liberi di muoversi durante l’esperimento. Inoltre, hanno dato ai topi alcuni giorni per abituarsi al loro nuovo ambiente. Una volta che i topi si sono sentiti a proprio agio, i ricercatori hanno giocato a “inseguire la mano” con loro e hanno solleticato i topi sulla schiena e sulla pancia. I ratti non ridono come fanno gli umani, ma quando sono divertiti, squittiscono con un tono acuto che gli umani non possono sentire. I ricercatori hanno monitorato questo suono per assicurarsi che i ratti si stessero divertendo.

Osservando l’attività cerebrale di questi animali, i ricercatori hanno trovato forti risposte neurali sia al solletico che al gioco nella colonna laterale del grigio periacqueduttale, o PAG. Se questa parte del cervello veniva inibita, i ratti smettevano di giocare tanto e non ridevano così frequentemente. D’altra parte, se i ratti venivano messi in un ambiente non familiare progettato per provocare ansia, smettevano anche di ridere e le cellule sensibili al solletico e al gioco nella colonna laterale del PAG diminuivano la loro attività.

Il PAG si trova nel mesencefalo ed è noto in passato per controllare le vocalizzazioni e la risposta di lotta o fuga. Il gioco di combattimento può anche invocare una risposta di lotta o fuga, che potrebbe essere una spiegazione del ruolo del PAG in gioco. Ricerche precedenti hanno dimostrato che la giocosità persiste anche se la corteccia, che controlla la coscienza, non riesce a svilupparsi, il che suggerisce che il gioco è un comportamento più istintivo.

“Molte persone pensano che il gioco sia infantile o non sia un comportamento molto decisivo, ma il gioco è sottovalutato”, afferma Brecht. “Nella mia percezione del gioco, è un comportamento di auto-allenamento. Di solito, i cervelli servono per controllare i comportamenti. I comportamenti di gioco, tuttavia, sembrano servire per far crescere i cervelli”.

Successivamente, i ricercatori hanno in programma di vedere se osservano un’attività simile nella colonna laterale di altri animali quando vengono giocati, il che potrebbe consentire loro di confrontare la giocosità di specie diverse. Hanno anche in programma di vedere se dare ai ratti più giovani abitudini di gioco diverse potrebbe cambiare il modo in cui si sviluppa la colonna laterale del PAG.



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