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“Tracking nano-bioprocesses using Super-Resolution Microscopy Techniques”

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La somministrazione di DNA e RNA nelle terapie contro il cancro e le malattie cardiovascolari compie un notevole passo avanti

Il trattamento efficace del cancro e delle malattie cardiovascolari richiede il rilascio di farmaci precisamente nel punto di destinazione. Un progetto finanziato dall’UE ha sviluppato nanoparticelle basate su DNA e RNA che potrebbero puntare su specifici biomarcatori proteici e combattere la malattia.

Ricerca di base

Nel riflettere sui risultati della medicina, la nostra mente si rivolge spesso a nuovi farmaci e trattamenti, ma le innovazioni nel campo dei biomateriali, dei nanodispositivi e dei processi di somministrazione dei farmaci sono altrettanto rivoluzionarie, in quanto determinano le condizioni per tali progressi. Un’applicazione entusiasmante dell’innovazione biomedica e tecnologica è la terapia basata su DNA e RNA, una classe relativamente nuova di trattamento che è passata rapidamente dall’essere una pura curiosità per la ricerca alle fasi di sviluppo preclinico e clinico. La maggior parte delle terapie basate su DNA e RNA si avvalgono, per la somministrazione, di nanoparticelle e questi sistemi di somministrazione intelligenti possono mirare a specifiche parti del corpo, fornendo un trattamento più preciso e quindi più efficace. Il progetto NANO-SUPREMI, finanziato dall’UE, è riuscito a sviluppare nuovi nanosensori e nanotrasportatori basati sul DNA che sono molto promettenti per l’uso in medicina. «Le nanoparticelle basate su DNA sono state progettate per mirare alle seguenti proteine: NF-κB, TEAD, YAP/TAZ. Recentemente è stato scoperto che queste specifiche proteine costituiscono un “punto d’incontro” cruciale per determinati percorsi di segnalazione intracellulari. Vengono quindi utilizzate come marcatori diagnostici per patologie quali il cancro e le malattie cardiovascolari», spiega Francesca Cavalieri, coordinatrice di NANO-SUPREMI. Grazie al partner del progetto, il St. Anne’s University Hospital di Brno, guidato da Giancarlo Forte, è stato possibile inibire, bloccando queste proteine, la crescita del cancro al seno in vitro. Il tentativo attualmente in corso è l’applicazione di questa nanotecnologia alle cellule tumorali della prostata di un paziente.

Scrutare il funzionamento delle nanoparticelle terapeutiche

I ricercatori, per la sintesi di nuove nanoparticelle basate su DNA e RNA, hanno dapprima progettato una sequenza di DNA in grado di legare determinate proteine. Per favorire l’assorbimento cellulare e la segnalazione intracellulare della sequenza di DNA progettata, l’hanno avvolta in una nanoparticella con specifiche proprietà chimiche e strutturali. Le tecniche avanzate di microscopia hanno permesso al gruppo di ricerca di valutare dimensioni e forme delle nanoparticelle e di tenere traccia dei bioprocessi su nanoscala, ovvero assorbimento cellulare, trasporto intracellulare e somministrazione mirata di nanomedicine: nanoparticelle basate su DNA, interferente breve (siRNA) e miRNA (microRNA). «Abbiamo scoperto che il nostro nanointerruttore di DNA di nuova concezione funge da sonda dinamica per rilevare e quantificare comparativamente in tempo reale il silenziamento intracellulare di NF-κB, eliminando la necessità dei reporter genici. Questo dispositivo di rilevamento semplice, rapido e funzionale rappresenta un’interessante alternativa alle tecniche di colorazione standard basate su anticorpi e alle tecnologie multifase e ad uso intensivo di reagenti basate sui reporter genici», spiega Cavalieri. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati nella rivista Nanoscale.

Una collaborazione multidisciplinare a livello mondiale

La nanotecnologia fornisce una serie di strumenti per i progressi in molti settori della scienza e dell’ingegneria. Non si tratta di un singolo settore ma di una collaborazione attiva tra diverse discipline per manipolare i materiali a livello atomico e molecolare. Nell’applicazione medica, i risultati sono particolarmente entusiasmanti e possono migliorare significativamente la nostra esistenza. Ai ricercatori nella fase iniziale della carriera e a quelli già esperti, il progetto NANO-SUPREMI ha dato la possibilità di ricevere formazione multidisciplinare in biologia molecolare, ottica, imaging biologico, nanobiomateriali e chimica bioanalitica. I membri del gruppo hanno organizzato il trasferimento di conoscenze tramite metodi sperimentali di formazione, una serie di workshop e seminari, nelle istituzioni di ricerca e istruzione con sede in Repubblica Ceca, Italia, Australia, Brasile, Cuba e Stati Uniti.

Parole chiave

NANO-SUPREMI, DNA, RNA, nanoparticelle, medicina, segnalazione intracellulare, somministrazione mirata

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