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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Le cellule immunitarie modellano il proprio percorso

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Quando combattono le malattie, le nostre cellule immunitarie devono raggiungere rapidamente il loro obiettivo. I ricercatori dell’Istituto di scienza e tecnologia Austria (ISTA) hanno ora scoperto che le cellule immunitarie generano attivamente il proprio sistema di guida per navigare attraverso ambienti complessi. Ciò mette in discussione le nozioni precedenti su questi movimenti. I risultati dei ricercatori, pubblicati sulla rivista Immunologia scientifica, migliorare la nostra conoscenza del sistema immunitario e offrire potenziali nuovi approcci per migliorare la risposta immunitaria umana.

Minacce immunologiche come germi o tossine possono formarsi ovunque all’interno del corpo umano. Fortunatamente, il sistema immunitario, il nostro scudo protettivo, ha i suoi modi intricati per affrontare queste minacce. Ad esempio, un aspetto cruciale della nostra risposta immunitaria coinvolge il movimento collettivo coordinato delle cellule immunitarie durante l’infezione e l’infiammazione. Ma come fanno le nostre cellule immunitarie a sapere quale strada andare?

Un gruppo di scienziati del gruppo Sixt e del gruppo Hannezo dell’Istituto di scienza e tecnologia Austria (ISTA) ha affrontato questa domanda. Nel loro studio, pubblicato oggi in Immunologia scientificai ricercatori hanno fatto luce sulla capacità delle cellule immunitarie di migrare collettivamente attraverso ambienti complessi.

Cellule dendritiche – I Messaggeri

Le cellule dendritiche (DC) sono uno degli attori chiave nella nostra risposta immunitaria. Funzionano come messaggeri tra la risposta innata – la prima reazione del corpo a un invasore, e la risposta adattativa – una reazione ritardata che prende di mira germi molto specifici e crea ricordi per combattere future infezioni. Come i detective, i DC scansionano i tessuti alla ricerca di intrusi. Una volta individuato il sito dell’infezione, si attivano e migrano immediatamente verso i linfonodi, dove trasmettono il piano di battaglia e avviano le fasi successive della cascata. La loro migrazione verso i linfonodi è guidata dalle chemochine – piccole proteine ​​di segnalazione rilasciate dai linfonodi – che stabiliscono un gradiente. In passato si credeva che le DC e altre cellule immunitarie reagissero a questo gradiente esterno, spostandosi verso una concentrazione più elevata. Tuttavia, una nuova ricerca condotta presso l’ISTA ora mette in discussione questa nozione.

Un recettore: due funzioni

Gli scienziati hanno esaminato da vicino un recettore, una struttura superficiale trovata sulle DC attivate chiamata “CCR7”. La funzione essenziale di CCR7 è legarsi a una molecola specifica del linfonodo (CCL19), che innesca le fasi successive della risposta immunitaria. “Abbiamo scoperto che CCR7 non solo rileva CCL19 ma contribuisce anche attivamente a modellare la distribuzione delle concentrazioni di chemochine”, spiega Jonna Alanko, ex postdoc del laboratorio di Michael Sixt.

Utilizzando diverse tecniche sperimentali, hanno dimostrato che quando le DC migrano, assorbono e internalizzano le chemochine tramite il recettore CCR7, con conseguente deplezione locale della concentrazione di chemochine. Con meno molecole di segnalazione in giro, si spostano ulteriormente verso concentrazioni di chemochine più elevate. Questa duplice funzione consente alle cellule immunitarie di generare i propri segnali guida per orchestrare la loro migrazione collettiva in modo più efficace.

Il movimento dipende dalla popolazione cellulare

Per comprendere quantitativamente questo meccanismo su scala multicellulare, Alanko e colleghi hanno collaborato con i fisici teorici Edouard Hannezo e Mehmet Can Ucar, anch’essi dell’ISTA. Grazie alla loro esperienza nel movimento e nella dinamica delle cellule, hanno creato simulazioni al computer in grado di riprodurre gli esperimenti di Alanko. Con queste simulazioni, gli scienziati hanno previsto che il movimento delle cellule dendritiche non dipende solo dalle loro risposte individuali alla chemochina ma anche dalla densità della popolazione cellulare. “Questa era una previsione semplice ma non banale; più cellule ci sono, più netto è il gradiente che generano: evidenzia davvero la natura collettiva di questo fenomeno!” dice Can Ucar.

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che anche le cellule T – cellule immunitarie specifiche che distruggono i germi dannosi – beneficiano di questa interazione dinamica per migliorare il proprio movimento direzionale. “Siamo ansiosi di saperne di più su questo nuovo principio di interazione tra popolazioni cellulari con progetti in corso”, continua il fisico.

Migliorare la risposta immunitaria

Le scoperte rappresentano un passo in una nuova direzione per quanto riguarda il modo in cui le cellule si muovono all’interno dei nostri corpi. Contrariamente a quanto si credeva in precedenza, le cellule immunitarie non solo rispondono alle chemochine, ma svolgono anche un ruolo attivo nel modellare il proprio ambiente consumando questi segnali chimici. Questa regolazione dinamica dei segnali di segnalazione fornisce un’elegante strategia per guidare il proprio movimento e quello di altre cellule immunitarie.

Questa ricerca ha implicazioni significative per la nostra comprensione di come le risposte immunitarie sono coordinate all’interno del corpo. Scoprendo questi meccanismi, gli scienziati potrebbero potenzialmente progettare nuove strategie per migliorare il reclutamento delle cellule immunitarie in siti specifici, come le cellule tumorali o le aree di infezione.



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