Articoli CER - Soluzioni dolci per individuare le malattie

A Bratislava, grazie al sostegno della prima sovvenzione del CER assegnata in Slovacchia, il team del dottor Ján Tkáč sta sviluppando armi per combattere una "guerra fredda" cellulare utilizzando nuove tecnologie di rilevazione precoce. I glicani sono molecole di zuccheri che contengono le informazioni necessarie alle cellule umane per rimanere in buona salute e combattere le infezioni. Ricchi di informazioni e con sofisticati comandi di deposito e codifica, sono un sistema di allarme precoce di vitale importanza per l'attivazione dei sistemi di difesa naturali di un organismo al primo segno di attacco. Non sorprende, quindi, che gli agenti patogeni infettivi come batteri e virus, e le malattie cellulari come i tumori, abbiano sviluppato sotterfugi per aggirare questa prima linea di difesa. Così i virus HIV, ad esempio, riescono a decifrare il codice molecolare del glicano e a rubare la sua identità, permettendo al patogeno di non essere riconosciuto dalle cellule fino a quando l'infezione è in fase avanzata.

Tecnologie industriali

La ricerca di Ján Tkáč, svolta presso l'Istituto di chimica dell'Accademia slovacca delle scienze, combina la glicomica (lo studio degli zuccheri negli organismi) con i sensori biochip basati su nanoparticelle e nanotubi. La complessità delle molecole di zucchero - dice - ha finora frenato lo sviluppo della glicomica, che oggi è tuttavia uno dei campi scientifici in più rapido sviluppo. "Si tratta di una ricerca fondamentale, in quanto vi è una crescente evidenza dell'importanza dei glicani in molti aspetti della fisiologia e patologia cellulare", spiega il dottor Tkáč. "Qui all'Istituto siamo stati molto contenti di ricevere il contributo CER perché, dopo i graditi investimenti dell'UE per le infrastrutture, questa sovvenzione quinquennale per la ricerca innovativa ci dà la stabilità a lungo termine di cui abbiamo bisogno per sviluppare il nostro team di giovani ricercatori e raggiungere una reale eccellenza nella glicomica". Il dottor Tkáč impiega attualmente quattro studenti di dottorato e un post-doc nel suo gruppo di ricerca, con il supporto della sua sovvenzione del CER.

Biochip di preallarme

Con il progetto ELENA il team di Ján Tkáč sta sviluppando biochip innovativi in grado di rilevare i cambiamenti nella "glicosilazione", dei glicani attaccati a una proteina o altre molecole organiche e che possono indicare patologie quali il cancro. Un biochip tipico di ELENA parte da un substrato di vetro placcato oro. Sulla superficie d'oro sono poi depositate delle nanoparticelle, seguite da uno strato di lectina (una proteina che riconosce i glicani). Infine, sopra la lectina viene depositato uno strato di glicoproteina dopo incubazione con un campione. Quindi possono essere rilevate le interazioni tra gli strati di lectina e glicoproteina, tramite i cambiamenti nella resistività elettrica dell'assemblaggio biochip. "L'importanza delle nanoparticelle sta nella loro dimensione - spiega il dottor Tkáč - sono abbastanza piccole da permetterci di studiare le interazioni a livello cellulare e molecolare, offrendo limiti di rilevazione notevolmente migliorati".

"In effetti, i primi nano-biochip di ELENA si stanno dimostrando più sensibili a fattori che vanno da 1 milione a 1 miliardo rispetto ai biochip fluorescenti attuali. Siamo in grado di identificare le malattie in anticipo, con la possibilità di trattarle più efficacemente in futuro", dice. "Inoltre, l'alta sensibilità significa che i biochip possono essere piccoli e questo apre possibilità di misurazione in vivo, con la prospettiva di mettere il biochip all'interno del paziente. Questa tecnologia contribuisce fortemente alla lotta contro le malattie che si mascherano bene, come ad esempio le varie forme di cancro, e che impediscono alle cellule del nostro corpo di individuarle e combatterle".

Oltre al rilevamento più veloce e più sensibile, ELENA intende anche create nano-biochip più precisi. I metodi di laboratorio attuali usano "etichette" per contribuire a rilevare le interazioni, come ad esempio i coloranti fluorescenti. Ma queste "etichette" possono influenzare l'ambiente circostante e le proprietà delle proteine e molecole di glicani, producendo in alcuni casi risultati falsi. "Con il monitoraggio delle interazioni misurando i cambiamenti di resistività elettrica, la nostra tecnologia è "libera da etichette'. Siamo pertanto in grado di preservare un modo molto più naturale di interazione, più vicino a quello dell'organismo, e questo renderà le nostre misurazioni e diagnosi non solo più veloci e più sensibili, ma soprattutto più precise", spiega il dottor Tkáč.

A proposito dell'ambiente della ricerca in Slovacchia, il dottor Tkáč dice che sta migliorando grazie alla presenza di infrastrutture di livello mondiale. Egli ritiene che questo, in combinazione con le sovvenzioni del CER, potrà ridurre la fuga di cervelli e attrarre persone altamente qualificate per fare scienza in Slovacchia.

- Fonte: Dr Ján Tkáč
- Coordinatore del progetto: Istituto di chimica, Accademia slovacca delle Scienze
- Titolo del progetto: Electrochemical LEctin and glycan biochips integrated with Nanostructures
- Acronimo del progetto: ELENA
- Sito web del progetto ELENA
- Programma di finanziamento del 7° PQ (Bando CER): Starting Grant 2012
- Finanziamento CE: 1 155 970 euro
- Durata del progetto: 5 anni