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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Gli antibiotici promuovono la crescita di batteri resistenti agli antibiotici nell’intestino

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I batteri resistenti agli antibiotici ottengono nutrienti extra e prosperano quando i farmaci uccidono i batteri “buoni” nell’intestino.

Questo è secondo una nuova ricerca condotta dagli scienziati dell’Imperial College di Londra, che potrebbe portare a una migliore valutazione del rischio per il paziente e a trattamenti “terapeutici del microbioma” per aiutare a combattere i batteri resistenti agli antibiotici.

Alcuni antibiotici prendono di mira batteri specifici, ma alcuni sono ad “ampio spettro”, il che significa che possono uccidere un’ampia gamma di batteri, compresi sia i batteri patogeni “cattivi” che causano infezioni, sia i batteri “buoni” che vivono nel nostro intestino e aiutano la digestione e altri processi. .

I carbapenemi sono antibiotici ad ampio spettro potenti ma spesso utilizzati come ultima risorsa, a causa del loro impatto negativo sui batteri benefici. Alcuni batteri patogeni della classe Enterobatteriacee tuttavia sono resistenti anche ai carbapenemi, compresi i ceppi di Escherichia coli. Questi batteri patogeni colonizzano l’intestino ma possono diffondersi in altri siti del corpo, causando infezioni difficili da trattare come infezioni del flusso sanguigno o infezioni ricorrenti del tratto urinario.

Ora, un nuovo studio mostra come questi batteri resistenti prosperano dopo l’uso di antibiotici, permettendo loro di moltiplicarsi nell’intestino, formando un “serbatoio” di batteri patogeni. I risultati sono pubblicati in Comunicazioni sulla natura.

Più nutrienti, meno disturbi

Per determinare l’effetto degli antibiotici, il team li ha testati su campioni di feci umane in laboratorio, insieme ad esperimenti su topi e test di laboratorio su antibiotici resistenti ai carbapenemi. Enterobatteriacee (CRE).

I batteri nell’intestino, siano essi “buoni” o “cattivi”, hanno bisogno di nutrienti per crescere e riprodursi. Gli esperimenti hanno dimostrato che quando gli antibiotici uccidevano i batteri benefici, i batteri patogeni erano in grado di sfruttare le sostanze nutritive extra disponibili grazie alla minore concorrenza.

Il team ha anche dimostrato che l’uccisione dei batteri benefici riduce il livello dei metaboliti, prodotti di scarto che inibiscono l’ulteriore crescita dei batteri patogeni. Ciò ha aiutato i batteri patogeni a prosperare.

Il primo autore Alexander Yip, del Centro per la biologia della resistenza batterica del Dipartimento di scienze della vita dell’Imperial, ha dichiarato: “Capire come gli antibiotici causano la resistenza ai carbapenemi” Enterobatteriacee crescere nell’intestino significa che possiamo sviluppare nuovi trattamenti per limitare la loro crescita nell’intestino, il che porterà a una riduzione di queste infezioni resistenti agli antibiotici”.

Terapia del microbioma

Il team sta ora lavorando su come interferire con questo processo. In primo luogo, vogliono identificare quali batteri benefici possono “superare” i batteri patogeni in assenza di antibiotici: quali batteri buoni sono in grado di utilizzare meglio gli stessi nutrienti e produrre metaboliti che limitano la crescita dei batteri patogeni.

Con queste informazioni sperano di creare “terapeutiche per il microbioma”. La ricercatrice capo, la dott.ssa Julie McDonald, del Dipartimento di Scienze della Vita dell’Imperial, ha spiegato: “Quando un paziente sta assumendo antibiotici potremmo somministrargli metaboliti inibitori per limitare la crescita di batteri resistenti. Dopo che un paziente ha smesso di assumere antibiotici potremmo somministrargli un miscela di batteri intestinali benefici per aiutare il microbioma intestinale a recuperare, ripristinare l’esaurimento dei nutrienti e ripristinare la produzione di metaboliti inibitori.

“Queste terapie per il microbioma potrebbero ridurre il rischio che i pazienti sviluppino infezioni invasive resistenti agli antibiotici, ridurre la recidiva di infezioni CRE invasive in pazienti cronicamente colonizzati e ridurre la diffusione di CRE ai pazienti sensibili”.

A breve termine, i ricercatori affermano che i loro risultati potrebbero essere utilizzati per contribuire a ridurre il rischio che i pazienti ospitino serbatoi di CRE nel loro intestino. Ad esempio, i medici potrebbero evitare di prescrivere antibiotici che aumentano determinati nutrienti e riducono determinati metaboliti. I medici potrebbero anche esaminare i campioni fecali dei pazienti per individuare questi nutrienti e metaboliti, per identificare quelli a maggior rischio di colonizzazione da CRE.



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