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Gli anticorpi di plastica combattono le tossine
Per la prima volta, i ricercatori hanno dimostrato che una molecola non biologica chiamata anticorpo plastico può funzionare proprio come un anticorpo naturale. Nei test sugli animali, le particelle di plastica si legano e neutralizzano una tossina presente nelle punture di api; la tossina e l'anticorpo vengono quindi eliminati al fegato, lo stesso percorso intrapreso dagli anticorpi naturali. I ricercatori stanno ora sviluppando anticorpi di plastica per una gamma più ampia di bersagli patologici nella speranza di ampliare la disponibilità di terapie anticorpali, che attualmente sono molto costose.
Obiettivo tossico: La tossina melittina, etichettata come viola in queste immagini fluorescenti, si diffonde in tutto il corpo di un topo non trattato, mostrato in basso. Al topo in alto è stato iniettato un anticorpo artificiale, anch'esso marcato con fluorescenza, che si lega alla tossina e la porta al fegato. Anche la diffusione della tossina in tutto il corpo del topo trattato è più limitata, motivo per cui meno del suo corpo appare viola in questa immagine.
Per più di 20 anni, i biochimici hanno tentato di imitare la capacità degli anticorpi di concentrarsi sui loro bersagli, come parte di una strategia per rendere terapeutici e diagnostici più efficaci ed economici. Sebbene gli anticorpi siano prodotti su scala industriale oggi perché sono così importanti, il costo è molto, molto alto, afferma Kenneth Shea , professore di chimica all'Università della California, Irvine. Questo perché gli anticorpi vengono coltivati negli animali; sono molecole complesse che non possono essere prodotte in una provetta, e nemmeno dai batteri. E gli anticorpi, come altre proteine, sono molto fragili. Anche se refrigerate durano pochi mesi. La domanda che Shea e altri si sono posti per 20 anni, dice, sarebbe possibile progettarli da materiali di partenza poco costosi e abiotici? Tali anticorpi di plastica potrebbero essere prodotti a basso costo e quindi rimanere sullo scaffale, in teoria, per anni.
Nel 2008, il gruppo di Shea, in collaborazione con i ricercatori del Tokyo Institute of Technology, ha dimostrato per la prima volta che gli anticorpi di plastica realizzati utilizzando una tecnica chiamata imprinting molecolare potrebbero legarsi a un bersaglio con la stessa forza e specificità degli anticorpi naturali. L'imprinting molecolare implica la sintesi di un polimero in presenza di una molecola bersaglio. Il polimero cresce attorno al bersaglio, imprimendogli la forma del bersaglio. È analogo a fare un calco in gesso della propria mano, dice Shea.
Guardando alle proprietà degli anticorpi naturali, il gruppo di Shea ha adattato il metodo per produrre polimeri che prendono di mira in modo più specifico proteine di grandi dimensioni in soluzioni biologiche. Gli anticorpi e i loro bersagli si incastrano come una chiave in una serratura o come una mano in un calco in gesso. Ma sono anche legati ai loro bersagli dalla chimica e attratti dalle interazioni elettriche. I metodi di Shea prevedono l'osservazione delle proprietà della molecola bersaglio e la selezione di materiali di partenza che hanno un'affinità per quel bersaglio, in questo caso la proteina melittina, la tossina nelle punture di api. Allo stesso tempo, il metodo seleziona i materiali di partenza che non sono attratti da altre proteine del sangue più comuni. E il gruppo si è preso cura di rendere l'anticorpo plastico più piccolo dei precedenti polimeri a stampa molecolare, che erano troppo grandi per essere riconosciuti dal corpo.
L'anticorpo di plastica di Shea contro la melittina ha funzionato bene in provetta, ma c'era ancora un po' di scetticismo sul fatto che avrebbe funzionato nel complesso ambiente del corpo. Questo mese in Giornale della Società Chimica Americana , i ricercatori dell'Università della California descrivono studi promettenti sui topi. I ricercatori hanno collegato diverse sonde di imaging fluorescente alla melittina e all'anticorpo plastico, le hanno iniettate nei topi e hanno osservato cosa è successo in tempo reale. Poiché le sonde erano di due colori diversi, i ricercatori sono stati in grado di osservare come il polimero raggiungesse il suo obiettivo in vivo e come i due venissero poi trasferiti al fegato. Nei topi a cui era stata somministrata solo la tossina e non l'antidoto, i sintomi dei topi erano molto peggiori e la tossina era distribuita più ampiamente in tutto il corpo.
Dimostrano che questi materiali sono biocompatibili e agiscono davvero come anticorpi: è un po' sorprendente, dice Ken Shimizu , professore di biochimica presso l'Università della Carolina del Sud. I ricercatori avevano sospettato che il corpo potesse non riconoscere le particelle di plastica come anticorpi e quindi sarebbero state inefficaci, o che avrebbero potuto essere incollate con altre particelle nella complessa miscela che è il flusso sanguigno.
Shea racconta di essere stato contattato da diverse aziende farmaceutiche interessate a vedere come si sviluppa il lavoro. David Spivaki , professore di chimica alla Louisiana State University, concorda sul fatto che il metodo è una strategia generale che funzionerà ancora e ancora. Queste particelle hanno enormi vantaggi in termini di stabilità e basso costo, afferma Spivak. Spero solo che questo lavoro sia riproducibile per molti obiettivi diversi.
I ricercatori della California hanno sviluppato i loro metodi di imprinting utilizzando la melittina perché è relativamente poco costosa e facile da ottenere, ed è un buon rappresentante di una classe di piccole tossine proteiche, alcune delle quali sono molto più mortali. I nostri prossimi passi sono di perseguire le tossine più gravi, dice Shea.