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Fabbriche di proteine
I farmaci a base di proteine hanno mostrato risultati promettenti nel trattamento del cancro, ma sono difficili da somministrare perché il corpo di solito scompone rapidamente le proteine.
Per aggirare questo ostacolo, un team di ricercatori del MIT ha sviluppato un nuovo tipo di nanoparticelle in grado di sintetizzare proteine su richiesta. Una volta che queste particelle di fabbrica di proteine raggiungono i loro obiettivi, i ricercatori possono avviare la sintesi proteica illuminandole con luce ultravioletta.
Le particelle potrebbero essere utilizzate per fornire piccole proteine che uccidono le cellule cancerose e, infine, proteine più grandi come gli anticorpi che attivano il sistema immunitario per distruggere i tumori, afferma Avi Schroeder, postdoc del David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT, che ha sviluppato le particelle con il professore dell'Istituto Robert Langer, ScD '74, e Daniel Anderson, professore associato di scienze e tecnologia della salute e ingegneria chimica.
I ricercatori sperano di utilizzare le particelle che costruiscono le proteine per attaccare i tumori che si sono diffusi dal sito originale del cancro ad altre parti del corpo. Tali metastasi causano il 90% dei decessi per cancro.
Le particelle imitano la strategia di produzione delle proteine che si trova in natura. Le cellule immagazzinano le istruzioni per la costruzione delle proteine nel DNA, che viene poi copiato nell'RNA messaggero. Quell'mRNA trasporta i modelli proteici alle strutture cellulari chiamate ribosomi, che leggono l'mRNA e lo traducono in sequenze di amminoacidi. Gli amminoacidi sono messi insieme per formare le proteine.
Volevamo utilizzare macchinari che si sono già dimostrati molto efficaci, afferma Schroeder. I ribosomi sono usati in natura e sono stati perfezionati dalla natura nel corso di miliardi di anni per essere la migliore macchina in grado di produrre proteine.
Le nanoparticelle contengono una miscela di ribosomi, amminoacidi e gli enzimi necessari per la sintesi proteica, tutti trasportati in uno strato esterno grasso. Nella miscela sono incluse anche le sequenze di DNA per le proteine desiderate. Il DNA è intrappolato da un composto chimico chiamato DMNPE, che si lega temporaneamente ad esso. Quando esposto alla luce ultravioletta, il composto rilascia il DNA, consentendo ai ricercatori di controllare quando e dove vengono assemblate le proteine.
Il team sta ora studiando altri modi per attivare la produzione di proteine. Ad esempio, il DNA potrebbe essere rilasciato quando le particelle incontrano un particolare livello di acidità o altre condizioni biologiche specifiche di determinate regioni o cellule del corpo.