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Un sensore a infrarossi come nuovo strumento per la scoperta di farmaci
Alcuni scienziati hanno scoperto un nuovo metodo per analizzare come i principi attivi influiscono su una proteina specifica essenziale per la sopravvivenza delle cellule. La loro ricerca potrebbe contribuire a sviluppare farmaci con meno effetti collaterali in modo rapido.
L’efficacia di molti farmaci si basa sul modo in cui manipolano il metabolismo delle cellule inibendo l’attività di proteine specifiche. Tuttavia, le analisi dell’impatto di un principio attivo sulla struttura della proteina bersaglio usano in genere procedure ad alta intensità di materiali che richiedono molto tempo.
Un gruppo di ricercatori sostenuti dal progetto K4DD, finanziato dall’UE, ha introdotto un modo alternativo per esaminare tali interazioni usando un sensore a infrarossi. Lo studio è stato pubblicato di recente sulla rivista «Angewandte Chemie».
Il nuovo metodo fornisce informazioni sulle modifiche strutturali nelle proteine bersaglio nel giro di qualche minuto e può contribuire a circoscrivere il tipo di modifica strutturale, come affermato in un comunicato stampa dalla Ruhr Universität Bochum (RUB). «Il sensore viene posto su un cristallo permeabile alla luce infrarossa e la proteina viene legata alla sua superficie. Gli spettri infrarossi vengono registrati attraverso il cristallo, mentre la superficie viene sciacquata con soluzioni con o senza principi attivi.»
Proteina da shock termico
Nell’articolo, i ricercatori affermano che lo studio delle «interazioni proteina-legante è fondamentale durante i primi processi di scoperta di un farmaco». Per dimostrare l’affidabilità del loro metodo, hanno immobilizzato la proteina da shock termico HSP90 su un cristallo a riflettanza totale attenuata. «Questa proteina è un bersaglio molecolare importante per farmaci contro diverse malattie, fra cui il cancro. Con il nostro approccio innovativo abbiamo studiato una modifica strutturale secondaria indotta dal legante.» Il gruppo ha analizzato due modalità di legame specifiche di 19 composti simili a farmaci. «Modalità di legame diverse possono condurre a efficacia e specificità diverse per farmaci diversi.»
Il comunicato stampa della RUB si riferisce alla HSP90 come a un «coadiuvante del ripiegamento che aiuta le proteine appena generate nella cellula a formare la struttura tridimensionale corretta». Aggiunge poi: «A causa del loro metabolismo estremamente attivo, le cellule tumorali ne hanno bisogno subito. I principi attivi inibitori di HSP90 costituiscono un approccio per lo sviluppo di farmaci che bloccano la crescita del tumore».
Il comunicato stampa rileva inoltre che il sensore individua le modifiche nella zona spettrale della proteina che è sensibile alla struttura, la cosiddetta regione intermedia, caratteristica dell’impalcatura di una proteina. «Se avviene qualche modifica, è ovvio che il principio attivo ha alterato la forma della proteina.» Il prof. dott. Klaus Gerwert, supervisore del progetto, spiega: «Poiché il nostro sensore agisce come un sistema fluido, possiamo sciacquare via i principi attivi dalla proteina bersaglio dopo averla legata e, di conseguenza, misurare come cambia l’efficacia nel tempo».
Un parametro che influenza l’efficacia del farmaco è la durata del complesso formato dal farmaco e dalla sua proteina bersaglio, la cui funzione dev’essere alterata. I principi attivi legati a questa proteina per lungo tempo potrebbero rimanere efficaci per un periodo esteso. Le pastiglie con principi attivi di questo tipo devono essere prese solo una volta al giorno e spesso hanno meno effetti collaterali, affermano i ricercatori. Nell’articolo concludono: «Soprattutto se esteso su una piattaforma di screening automatizzata, il nostro metodo potrebbe essere usato per individuare nuovi candidati a farmaco all’inizio del processo di scoperta del farmaco».
La ricerca sul sensore a infrarossi è stata effettuata nell’ambito di K4DD (Kinetics for Drug Discovery). Il progetto cercava di migliorare la comprensione di come potenziali farmaci si legano al loro bersaglio. Aveva inoltre lo scopo di sviluppare strumenti che aiutino i ricercatori a determinare se un candidato a farmaco possa essere sicuro ed efficace già nelle primissime fasi del processo di sviluppo.
Per maggiori informazioni, consultare:
sito web del progetto K4DD