Nuovo metodo per fornire proteine terapeutiche

Un team di ricercatori della Penn State ha interfacciato biologia chimica e nanotecnologia per sviluppare nanomateriali controllati da ultrasuoni in grado di fornire su richiesta, consegna ad alta precisione di proteine nelle cellule umane.

Creato Un nuovo modo di fornire proteine terapeutiche all'interno del corpo utilizza un vettore acusticamente sensibile per incapsulare le proteine e gli ultrasuoni nell'immagine e guidare il pacchetto nella posizione esatta richiesta. L'ecografia rompe la capsula permettendo alla proteina di entrare nella cellula. Questo studio è stato pubblicato su ACS Nano. (1)

Il dottor Scott Medina, (2) assistente professore di ingegneria biomedica della Penn State, ha dichiarato: «Quando si espone la particella agli ultrasuoni, si apre un varco nella membrana cellulare che dura un paio di microsecondi. Possiamo usare questa apertura temporanea per fornire anticorpi, che sono molecole terapeutiche attraenti nella medicina di precisione che altrimenti non potrebbero entrare nelle cellule. Da questi anticorpi stanno emergendo terapie per tumori, malattie infettive e artrite reumatoide.»

Ma ottenere la proteina all'interno del portatore di nanoparticelle non è stato facile, motivo per cui altri ricercatori hanno dovuto ricorrere a metodi complicati e spesso scarsamente performanti, come attaccare il carico all'esterno delle nanoparticelle, con conseguente rilascio inefficiente di proteine e consegna fuori bersaglio.

La sfida con il nuovo metodo era che la proteina non voleva interagire con l'interno della particella, che è composta da un liquido fluorescente, simile al liquido Teflon. La studentessa di dottorato di Scott Medina, Janna Sloand, (3) ha inventato un lavoro creativo - una maschera fluida. Queste maschere chimiche hanno un contrappeso di polarità e contenuto di fluoro che consente alla proteina di interagire con il mezzo liquido fluorescente mantenendo lo stato piegato e la bioattività della proteina.

«Abbiamo dovuto affrontare molte sfide nello sviluppo di questo nuovo metodo», ha affermato la dottoressa Janna Sloand, primo autore dell'articolo pubblicato di recente su ACS Nano. «Il più difficile è stato capire che tipo di sostanze chimiche potrebbero mascherare la proteina. Quando ho visto che funzionava mi sono entusiasmata.»

Nel lavoro futuro, il team esplorerà l'uso del loro materiale programmabile tramite ultrasuoni come piattaforma per la consegna guidata da immagini di proteine terapeutiche e strumenti di editing genico.

Nelle relative applicazioni terapeutiche, stanno sfruttando questa tecnologia per fornire anticorpi in grado di alterare le vie di segnalazione anomale nelle cellule tumorali per “spegnere” efficacemente i loro tratti maligni. In altri lavori stanno fornendo strumenti di editing genetico, come i costrutti CRISPR, per consentire l'ingegneria genomica controllata da ultrasuoni di cellule in microambienti di tessuti 3D complessi.

È importante sottolineare che queste applicazioni di consegna possono essere eseguite utilizzando tecniche ad ultrasuoni già impiegate negli ospedali, che sperano consentiranno la traduzione rapida di questa tecnologia per un'assistenza sanitaria di precisione.

Altri autori del documento, intitolato “Ultrasound-Guided Cytosolic Protein Delivery via Transient Fluorous Masks”, sono lo studente di dottorato Teddy T Nguyen, lo studente di master Scott A Zinck, lo studioso post-dottorato Erik C Cook, il professor Research Assistant Tawanda J Zimudzi, il professor Scott A. Showalter, il professor Adam B. Glick e la professoressa Julianna C Simon. La National Science Foundation ha finanziato questa ricerca.

Riferimenti:

(1) Ultrasound-Guided Cytosolic Protein Delivery via Transient Fluorous Masks

(2) Scott Medina

(3) Janna Sloand

Descrizione foto: Un team di ricercatori della Penn State sta interfacciaendo biologia chimica e nanotecnologia per sviluppare nanomateriali controllati da ultrasuoni in grado di fornire su richiesta, consegna ad alta precisione di proteine nelle cellule umane. - Credit: Jennifer McCann/Penn State.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: A novel method to precisely deliver therapeutics inside the body