Lo spostamento molecolare come strumento diagnostico
I motori molecolari sono macchine proteiche all'interno delle cellule che si spostano lungo filamenti citoscheletrici (filamenti che agiscono come uno scheletro per la cellula, dandole supporto e forma) utilizzando l'energia chimica derivante dall'idrolisi dell'adenosina trifosfato (ATP). Tra loro vi è la famiglia della miosina, il cui spostamento lungo i filamenti di actina determina la contrazione del muscolo scheletrico, contribuisce al trasporto del carico cellulare e svolge un ruolo critico nella divisione cellulare. Gli scienziati che lavorano nell'ambito del progetto MONAD ("Molecular motor-based nanodevices"), finanziato dall'UE, stanno sfruttando queste nanomacchine cellulari onnipresenti nei sistemi per finalità diagnostiche, per la scoperta di farmaci e per la ricerca biomedica di base. Fondandosi sulle conoscenze europee in materia di motori molecolari, MONAD sta esplorando le potenzialità di una diagnostica personalizzata quasi immediata e la fattibilità di futuri dispositivi di biosimulazione. Le tecniche di ingegneria biomolecolare hanno consentito di dimostrare la maggiore stabilità di filamenti di actina in presenza di tropomiosina, una famiglia di proteine dei muscoli che regola l'interazione tra actina e miosina. Inoltre, gli scienziati hanno continuato a migliorare l'ingegneria di filamenti citoscheletrici in termini di rilevazione. Ad esempio, la bioingegneria di filamenti con anticorpi sarà utilizzata per rilevare antigeni specifici. Si impiegherà l'acido deossiribonucleico (DNA) o l'acido ribonucleico messaggero (mRNA) per una diagnosi ultrasensibile tramite marcatori di malattie. Gli studi sulle nanostrutture con motori molecolari incorporati hanno consentito di ottimizzare più facilmente il controllo della motilità su superfici attive. Il team, concentrandosi su applicazioni per la selezione di farmaci ad alta intensità di elaborazione di attività molecolare, ha proseguito nell'identificazione di siti di legazione motore che potrebbero essere potenti attivatori di proteine motore; inoltre hanno fornito in varie versioni un dispositivo per scoprire farmaci basati su analisi di motilità (in base all'attivazione che conduce al movimento). I ricercatori stanno studiando reti matematiche da utilizzare nella progettazione di dispositivi per la biocomputazione o la biosimulazione. Entrambi i modelli di rete sono stati testati con microtubuli, filamenti di actina e batteri. Inoltre, il team ha creato l'ambiente sperimentale per studiare le analisi di motilità nonché la legazione di DNA o mRNA bersaglio per lo sviluppo di dispositivi diagnostici ultrasensibili. Le capacità diagnostiche della tecnologia MONAD otterrà indubbiamente il massimo impatto di mercato all'inizio, anche se produrranno benefici anche per la scoperta di farmaci per malattie neuromuscolari e la biosimulazione. Inoltre, le conoscenze generate saranno utili per tenere salda la competitività della ricerca europea nell'entusiasmante campo dei motori molecolari.
