Le macchie rosse luminose in questa immagine di microscopia confocale sono gruppi di particelle di ORMOSIL negli assoni dei neuroni del moscerino della frutta. Foto per gentile concessione di Shermali Gunawardena e PLoS One.
(PhysOrg.com) -- Nelle immagini dei moscerini della frutta, grappoli di neuroni sono tutti accesi, formando una rete luminosa di autostrade all'interno del cervello.
È esattamente ciò che la ricercatrice dell'Università di Buffalo Shermali Gunawardena sperava di vedere:significava che ORMOSIL, una nuova classe di nanoparticelle, era penetrato con successo nel cervello degli insetti. E anche dopo un'esposizione a lungo termine, le cellule e le mosche stesse rimasero illese.
Le particelle, che sono etichettati con proteine fluorescenti, mantenere la promessa come potenziale veicolo per la somministrazione di farmaci.
Ogni particella è un vaso, contenenti cavità che gli scienziati potrebbero potenzialmente riempire con composti chimici utili o terapie geniche da inviare a diverse parti del corpo umano. Gunawardena è particolarmente interessata all'uso di ORMOSIL - silice organicamente modificata - per indirizzare i problemi all'interno dei neuroni che possono essere correlati a disturbi neurodegenerativi, incluso il morbo di Alzheimer.
Il recente studio sui moscerini della frutta è un passo avanti per far sì che ciò accada, dimostrando che l'esposizione a lungo termine a ORMOSIL, attraverso la respirazione e l'alimentazione, non ha ferito gli animali.
La ricerca è apparsa sulla rivista PLoS UNO il 3 gennaio.
Un neurone in colture neuronali primarie generato da un cervello di un moscerino della frutta è infiammato da ORMOSIL, una nanoparticella che ha il potenziale per fornire farmaci al cervello. Foto per gentile concessione di Shermali Gunawardena e PLoS One.
"Abbiamo visto che dopo aver nutrito queste nanoparticelle nelle larve del moscerino della frutta, l'ORMOSIL andava principalmente nelle viscere e nella pelle. Ma col tempo, nelle mosche adulte, potresti vederlo nel cervello. Questi risultati sono davvero affascinanti perché queste particelle non mostrano alcun effetto tossico sull'intero organismo o sulle cellule neuronali, " disse Gunawardena, un assistente professore di scienze biologiche e ricercatore presso l'Istituto per i laser di UB, Fotonica e Biofotonica.
Le particelle di ORMOSIL che sta studiando sono una varietà unica creata da un gruppo di ricerca guidato da Paras N. Prasad, direttore esecutivo dell'istituto UB. Ogni particella contiene cavità che possono contenere farmaci, che può essere rilasciato quando le particelle sono esposte alla luce.
Oltre a Gunawardena e Prasad, i coautori dello studio includono Farda Barandeh, Phuong-Lan Nguyen, Rajiv Kumar, Gary J. Iacobucci, Michelle L. Kuznicki, Andrew Kosterman e Earl J. Bergey, tutto da UB.
Gunawardena è un esperto di trasporto assonale. Ciò comporta il movimento delle proteine motorie lungo l'assone filiforme dei neuroni. Questi motori molecolari, chiamati kinesine e dineine, trasportare "carico" comprese le proteine vitali da e verso la sinapsi e il corpo cellulare dei neuroni.
Filmato 1:Movimento di APP-YFP all'interno di un singolo assone larvale
Filmato 2:Il movimento di APP-YFP è interrotto dall'espressione di proteine polyQ patogene all'interno di un singolo assone larvale. (clicca per ingrandire)
In questo sistema autostradale neuronale, un problema che può verificarsi è un blocco assonale, che assomiglia a un ingorgo nei neuroni. Le proteine si aggregano in un gruppo lungo l'assone.
I ricercatori non sanno se questi ostacoli contribuiscono a disturbi come il morbo di Alzheimer o il morbo di Parkinson, che sono caratterizzati da accumuli insoliti di proteine chiamate amiloidi e corpi di Lewy.
Ma la proteina precursore dell'amiloide coinvolta nell'Alzheimer ha dimostrato di avere un ruolo nel trasporto assonale, e se le ostruzioni assonali si rivelano un indicatore precoce della neurodegenerazione osservata nella malattia di Alzheimer, eliminare i blocchi potrebbe aiutare a prevenire o ritardare l'insorgenza della malattia.
È qui che entra in gioco ORMOSIL:Gunawardena spera di utilizzare queste nanoparticelle per indirizzare i farmaci agli inceppamenti proteici lungo gli assoni, rompendo gli accumuli.
Successo, se possibile, è ancora molto lontano. Ma il potenziale beneficio è grande. Gunawardena definisce la ricerca "ad alto rischio, grandi ricompense".
Il prossimo passo è che il suo team veda se riesce a trovare un modo per forzare l'ORMOSIL ad attaccarsi alle proteine motorie. (Le nanoparticelle, da soli, non muoversi lungo gli assoni.)
