I ricercatori hanno aperto la strada a un metodo per modificare le identità delle proteine all’interno del corpo, rivoluzionando potenzialmente la somministrazione mirata di farmaci.
Alterando i marcatori proteici, possono indirizzare le terapie antitumorali direttamente ai tumori, garantendo un trattamento preciso ed effetti collaterali minimi. Questo approccio, validato nei topi, suggerisce anche la possibilità di progettare farmaci in grado di svolgere diverse funzioni in diversi organi.
Tecnologia innovativa di alterazione delle proteine
Gli scienziati del RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) hanno svelato una tecnologia innovativa in grado di alterare, all’interno del corpo, l’identità riconosciuta delle proteine. Lo studio, pubblicato oggi (2 ottobre) sulla rivista scientifica Comunicazioni sulla naturadimostra come i ricercatori possono colpire i tumori dei topi con una proteina e poi trasportarla fuori dal corpo.
Ciò significa che i farmaci antitumorali potrebbero essere inviati direttamente ai tumori e poi espulsi dal corpo dopo aver eliminato il loro carico utile. La tecnologia ha anche il potenziale per consentire farmaci multiuso che possono viaggiare da un organo all’altro, eseguendo azioni separate in ciascun luogo.
Mirare alle malattie con proteine modificate
Le proteine nel sangue viaggiano in tutto il corpo, rendendole trasportatori ideali per trattamenti mirati contro malattie come il cancro. Per evitare di danneggiare i tessuti non presi di mira, i farmaci devono fare il loro danno attaccandosi alle cellule corrette, e questo richiede una complicata carta d’identità molecolare.
Il nuovo studio condotto da Katsunori Tanaka al RIKEN CPR si concentra sulla modifica dei marcatori identificativi sulla superficie dell’albumina, la proteina più abbondante nel sangue, cambiando così i tessuti a cui può attaccarsi nel corpo del topo.
La chiave per cambiare l’identità delle proteine
In uno studio precedente, il team di Tanaka ha esaminato le capacità di colpire il cancro di diverse molecole di marcatura identificativa – chiamate glicani – che hanno attaccato all’albumina. Hanno scoperto che il modello di identificazione “A” potrebbe legarsi al cancro del colon umano, oltre ad essere trasportato alla vescica per l’escrezione nelle urine, mentre il modello di identificazione “B” fa sì che l’albumina venga raccolta dal fegato, inviata all’intestino e espulso da lì.
Dimostrazione del cambio di identità nel corpo
L’innovazione chiave del nuovo studio è stata capire come cambiare la carta d’identità molecolare dell’albumina dopo che ha raggiunto la sua destinazione all’interno del corpo. Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno utilizzato il metodo chimico del clic per rilasciare. Innanzitutto, hanno creato l’albumina-1 attaccando il modello di identificazione “A” all’albumina. Quindi, hanno ideato un vettore di cambio e il suo partner. Lo scambiatore portava il modello di identificazione “B” e il partner era attaccato all’albumina-1.
Quando il partner sull’albumina-1 incontrava lo switcher in una parabola, si verificava la reazione click-to-release: gli identificatori “B” venivano cliccati e molti degli identificatori “A” venivano rilasciati. La nuova albumina si chiamava albumina-2 ed era un mix dei modelli di identificazione “A” e “B”.
Prova di concetto e applicazioni future
Nel primo esperimento di prova nel corpo del topo, hanno etichettato l’albumina-1 con una proteina fluorescente e poi l’hanno iniettata nel flusso sanguigno del topo con o senza lo switcher. Come previsto, quando hanno iniettato l’albumina-1 con lo switcher, i ricercatori hanno osservato una fluorescenza nell’intestino, simile a quella osservata dopo l’iniezione dell’albumina-2. Senza lo switcher, la fluorescenza veniva osservata solo nel sangue, nella vescica e nelle urine.
Implicazioni per il trattamento di più malattie
Avendo dimostrato che potevano effettivamente alterare l’identità superficiale dell’albumina all’interno del corpo, il team ha poi testato se potevano inviare l’albumina-1 in un tumore e quindi rimuoverla attraverso l’intestino, imitando il rilascio e la rimozione del farmaco. Hanno iniettato l’albumina-1 nei tumori del colon di topo, con o senza lo switcher, dopo un breve ritardo di 10 minuti.
In entrambi i casi, hanno osservato che l’albumina si attacca alle cellule tumorali. Dopo l’iniezione dello switcher, l’albumina ha cambiato identità e gran parte di essa si è spostata dal tumore all’intestino entro 5 ore. Senza lo switcher, l’albumina-1 non è mai arrivata nell’intestino.
Il potenziale della somministrazione di farmaci biocompatibili
Le reazioni biocompatibili utilizzate dalla nuova tecnologia la rendono particolarmente attraente e la nuova tecnica potrebbe rivoluzionare il trattamento di molteplici condizioni.
«La nostra strategia potrebbe essere utilizzata come sistema di somministrazione di farmaci per promuovere l’escrezione di un farmaco o di un radionuclide medico da un tumore dopo il trattamento», spiega Tanaka, «prevenendo così un’esposizione prolungata che potrebbe portare a effetti avversi. In alternativa, una singola molecola “di pattugliamento” potrebbe essere utilizzata per il trattamento simultaneo di più malattie, come nella tecnologia rappresentata nel film Viaggio fantastico.”
Riferimento: “Traslocazione guidata dalla chimica delle proteine glicosilate nei topi” di Kenshiro Yamada, Akari Mukaimine, Akiko Nakamura, Yuriko Kusakari, Ambara R. Pradipta, Tsung-Che Chang e Katsunori Tanaka, 2 ottobre 2024, Comunicazioni sulla natura.
