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Percepire i cambiamenti nella struttura delle molecole

Scienziati finanziati dall'UE hanno descritto per la prima volta l'uso di "trampolini" microscopici per rilevare i cambiamenti di conformazione nelle molecole adsorbite. Hanno poi identificato un potenziale farmaco per inibire tale cambiamento in una proteina bersaglio.
Percepire i cambiamenti nella struttura delle molecole
La nanotecnologia e lo sviluppo di dispositivi funzionali sempre più piccoli hanno avuto un importante impatto in diversi settori, e la diagnostica molecolare non fa eccezione. I microcantilever (MC), simili a microscopici trampolini o leve attualmente presenti in diverse configurazioni a seconda dell'applicazione, costituiscono un campo di crescente interesse per la comunità farmaceutica. Se integrati in sistemi microelettromeccanici (MEMS) che trasducono un segnale meccanico a uno elettrico, i risultanti sensori MC rilevano cambiamenti fisici, chimici o biologici che agiscono sulla frequenza di flessione o vibrazione delle leve. È importante notare che il rilevamento avviene senza marcatura, in modo sensibile, diretto e in tempo reale.

Gli scienziati hanno sfruttato i sensori MC nel progetto NASPE ("Nanomechanical screening of pharmaceutical entities"), finanziato dall'UE. Hanno utilizzato I sensori MC per rilevare trasformazioni meccaniche basate sull'energia dovute alle interazioni del riconoscimento di biomolecole confinate sulla superficie e ai cambiamenti conformazionali dei legami. Il team ha sviluppato MC plastici come alternativa economica e più resistente rispetto agli MC in silicio (Si), e ha utilizzate entrambi in studi sperimentali.

La funzionalizzazione tramite l'immobilizzazione delle molecole recettore sulla superficie superiore per riconoscere analiti specifici è stata ottenuta sia per gli MC in silicio che in materiale plastico con un polimero brevettato. Le prove sul campo hanno studiato I cambiamenti conformazionali nella proteina beta-2 microglobulina. Il misfolding della beta-2 microglobulina è responsabile dello sviluppo di un tipo di amiloidosi, la formazione di fibrille amiloidi negli organi, associato alla dialisi. L'impiego di MC in silicio ha permesso agli scienziati di scoprire un singolo composto "di successo" come potenziale farmaco per stabilizzare la proteina e prevenire la formazione di fibrille, selezionandolo da una libreria di 200 composti su cui era già stato fatto un primo screening. Lo studio è stato il primo nel suo genere, e crea un precedente per utilizzare nella scoperta dei farmaci il legame di un ligando (farmaco) a basso peso molecolare (LMW) con una proteina.

I risultati di NASPE dimostrano il grande potenziale dei biosensori MC per accelerare la scoperta di farmaci, e faciliteranno il mantenimento della posizione in prima linea dell'UE in questo settore. Hanno inoltre creato la base per progettare kit farmaceutici MC che promettono di portare alla scoperta di terapie per numerosi processi patologici che colpiscono milioni di persone.

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