Les taches rouge vif dans cette image de microscopie confocale sont des amas de particules ORMOSIL dans les axones des neurones de la mouche des fruits. Photo reproduite avec l'aimable autorisation de Shermali Gunawardena et PLoS One.
(PhysOrg.com) -- Dans les images de mouches des fruits, les grappes de neurones sont toutes allumées, formant un réseau brillant d'autoroutes dans le cerveau.
C'est exactement ce que le chercheur de l'Université de Buffalo, Shermali Gunawardena, espérait voir :cela signifiait qu'ORMOSIL, une nouvelle classe de nanoparticules, avait réussi à pénétrer le cerveau des insectes. Et même après une exposition à long terme, les cellules et les mouches elles-mêmes sont restées indemnes.
Les particules, qui sont marqués avec des protéines fluorescentes, promettent en tant que véhicule potentiel pour l'administration de médicaments.
Chaque particule est un vaisseau, contenant des cavités que les scientifiques pourraient potentiellement remplir de composés chimiques utiles ou de thérapies géniques à envoyer à différentes parties du corps humain. Gunawardena s'intéresse particulièrement à l'utilisation d'ORMOSIL - de la silice organiquement modifiée - pour cibler les problèmes dans les neurones qui peuvent être liés à des troubles neurodégénératifs, notamment la maladie d'Alzheimer.
La récente étude sur les mouches des fruits est un pas vers la réalisation de cet objectif, démontrant que l'exposition à long terme à ORMOSIL, par la respiration et l'alimentation, n'a pas blessé les animaux.
La recherche est parue dans la revue PLoS UN le 3 janvier.
Un neurone dans des cultures neuronales primaires générées à partir d'un cerveau de mouche des fruits est illuminé d'ORMOSIL, une nanoparticule qui a le potentiel de délivrer des médicaments au cerveau. Photo reproduite avec l'aimable autorisation de Shermali Gunawardena et PLoS One.
"Nous avons vu qu'après avoir nourri ces nanoparticules dans les larves de mouches des fruits, l'ORMOSIL allait principalement dans les entrailles et la peau. Mais avec le temps, chez les mouches adultes, vous pouviez le voir dans le cerveau. Ces résultats sont vraiment fascinants car ces particules ne montrent aucun effet toxique sur l'organisme entier ou les cellules neuronales, " dit Gunawardena, professeur adjoint de sciences biologiques et chercheur à l'Institut des lasers de l'UB, Photonique et Biophotonique.
Les particules ORMOSIL qu'elle étudie sont une variété unique conçue par un groupe de recherche dirigé par Paras N. Prasad, le directeur exécutif de l'institut UB. Chaque particule contient des cavités pouvant contenir des médicaments, qui peut être libéré lorsque les particules sont exposées à la lumière.
Outre Gunawardena et Prasad, les co-auteurs de l'étude incluent Farda Barandeh, Phuong-Lan Nguyen, Rajiv Kumar, Gary J. Iacobucci, Michelle L. Kuznicki, Andrew Kosterman et Earl J. Bergey, tous de UB.
Gunawardena est un expert en transport axonal. Cela implique le mouvement des protéines motrices le long de l'axone filiforme des neurones. Ces moteurs moléculaires, appelées kinésines et dynéines, transporter une "charge" comprenant des protéines vitales vers et depuis la synapse et le corps cellulaire des neurones.
Film 1 :Mouvement d'APP-YFP dans un seul axone larvaire
Film 2 :Le mouvement d'APP-YFP est perturbé par l'expression de protéines polyQ pathogènes dans un seul axone larvaire. (Cliquez sur Agrandir)
Dans ce système d'autoroute neuronale, un problème qui peut survenir est un blocage axonal, qui ressemble à un embouteillage dans les neurones. Les protéines s'agrègent en amas le long de l'axone.
Les chercheurs ne savent pas si ces obstructions contribuent à des troubles tels que les maladies d'Alzheimer ou de Parkinson, qui se caractérisent par des accumulations inhabituelles de protéines appelées amyloïdes et corps de Lewy.
Mais il a été démontré que la protéine précurseur amyloïde impliquée dans la maladie d'Alzheimer a un rôle dans le transport axonal, et si les obstructions axonales s'avèrent être un indicateur précoce de la neurodégénérescence observée dans la maladie d'Alzheimer, éliminer les blocages pourrait aider à prévenir ou à retarder l'apparition de la maladie.
C'est là qu'ORMOSIL entre en jeu :Gunawardena espère utiliser ces nanoparticules pour cibler des médicaments sur des bourrages de protéines le long des axones, briser les accumulations.
Succès, si possible, est encore loin. Mais le bénéfice potentiel est grand. Gunawardena qualifie la recherche de « à haut risque, effort de haute récompense.
La prochaine étape consiste pour son équipe à voir s'ils peuvent trouver un moyen de forcer l'ORMOSIL à se verrouiller sur les protéines motrices. (Les nanoparticules, par eux-même, ne vous déplacez pas le long des axones.)
