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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Un dispositivo indossabile leggero aiuta gli utenti a navigare con un semplice tocco sul polso

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Gli scienziati della Rice University di Houston, in Texas, hanno sviluppato un dispositivo indossabile in tessuto che “tocca” il polso di un utente con aria pressurizzata, aiutandolo silenziosamente a raggiungere la destinazione. Lo studio, pubblicato il 29 agosto sulla rivista Dispositivo, hanno dimostrato che gli utenti hanno interpretato correttamente la direzione in cui il dispositivo indicava loro di andare in media nell’87% delle volte. Poiché il dispositivo indossabile incorpora la maggior parte del suo sistema di controllo all’interno del tessuto stesso, utilizzando l’aria anziché l’elettronica, può essere costruito più leggero e compatto rispetto ai modelli esistenti.

“Prevediamo che questo dispositivo sarà utilizzato da persone che necessitano o desiderano che le informazioni vengano trasmesse loro in privato e in un modo che possa essere perfettamente integrato in indumenti o altri dispositivi indossabili”, ha affermato Marcia O’Malley (@MarcieOMalley), presidente del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Rice University e autore dello studio.

I dispositivi indossabili possono avvantaggiare gli amputati che utilizzano arti protesici, persone con perdita dell’udito e specialisti come chirurghi, piloti e soldati che sono inondati di informazioni visive e uditive.

Segnali visivi e uditivi come una luce lampeggiante su un cruscotto o il ping di un nuovo messaggio di testo possono trasmettere informazioni in modo efficace. Tuttavia, molte persone sono sopraffatte da questi segnali nella loro vita quotidiana e, con troppe notifiche trasmesse nello stesso modo, le informazioni possono perdersi nella confusione. Gli stimoli “tattili” o basati sul tocco, che includono sensazioni di caldo o freddo o segnali basati sulla pressione applicata sulla pelle, possono offrire un’alternativa.

Ma mentre i dispositivi che producono segnali visivi o sonori sono prevalenti nella vita di tutti i giorni, i dispositivi che utilizzano segnali tattili sono ancora rari poiché di solito richiedono hardware ingombrante che appesantisce chi li indossa.

Per superare questo ostacolo, i ricercatori della Rice University hanno sviluppato un dispositivo indossabile leggero e confortevole realizzato con materiali tessili che può essere indossato sul braccio dell’utente. Il team ha testato il dispositivo misurando le forze applicate all’utente in funzione della pressione e della forma del dispositivo indossabile, un compito che si è rivelato alquanto impegnativo poiché utenti diversi avevano esperienze diverse con i segnali provenienti dallo stesso dispositivo, ha affermato Barclay Jumet (@JUMETkinmecrazy). ), dottorando in ingegneria meccanica e autore principale dello studio.

“Ogni persona ha una forma diversa del braccio, una diversa percezione di ciò che” ci fa sentire bene “in termini di forze applicate e tempistica delle forze, e diverse capacità di rispondere al tipo di segnali tattili che abbiamo fornito”, ha detto Jumet. “Fortunatamente, la nostra piattaforma basata sul tessile è facilmente personalizzabile e adattabile a una vasta gamma di tipi e dimensioni del corpo.”

Dopo aver testato le prestazioni delle loro maniche tessili tattili in uno studio di laboratorio che ha coinvolto partecipanti umani, i ricercatori hanno deciso di vedere quanto bene questi dispositivi potrebbero aiutare gli utenti a navigare in uno scenario del mondo reale. Hanno integrato due maniche in una camicia e hanno completato l’insieme con una cintura in tessuto a cui hanno attaccato componenti ausiliari, rendendo il dispositivo portatile. Successivamente, uno sperimentatore ha inviato segnali all’utente che indossava il dispositivo, indicandogli dove camminare per un chilometro.

“Siamo rimasti colpiti dal fatto che l’utente sia stato in grado di navigare per le strade di Houston e successivamente tracciare pezzi di Tetris lunghi 50 metri su un campo aperto con una precisione del 100% nel ricevere e interpretare i segnali tattili di navigazione”, ha affermato Daniel Preston (@ProfDanPreston), un assistente professore di ingegneria meccanica e il corrispondente autore dello studio.

In un altro test di navigazione, il partecipante ha nuovamente interpretato i segnali con totale precisione, questa volta mentre guidava uno scooter elettrico su mattoni asfaltati, marciapiedi in cemento e sentieri ghiaiosi.

“Ulteriori sviluppi cercheranno di migliorare la capacità di trasmettere segnali ancora più complessi che rimangano facilmente e naturalmente percepibili dall’utente”, ha affermato Preston.



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