Neoteron

La terapia si basa sulla formazione di triple eliche di DNA e di energia luminosa per silenziare l’attività dei geni

La terapia antigenica è una innovativa strategia di trattamento che prevede l’uso di farmaci a base di DNA per localizzare con precisione dell’energia luminosa su un gene target, spegnendo così la sua attività.

Una recente review pubblicata su Oligonucleotides, una rivista peer-reviewed edita dalla Mary Ann Liebert, Inc. di New Rochelle (stato di New York), analizza le possibilità e le sfide per l’applicazione clinica di questo nuovo approccio di modulazione del DNA tramite foto-attivazione. La review è visualizzabile gratuitamente al segnente link (Site-Specific DNA Photocleavage and Photomodulation by Oligonucleotide Conjugates)

Formazione di una tripla elica di DNA mediante l'inserimento di un oligont. nel solco maggiore

Netanel Kolevzon e Eylon Yavin, della The Hebrew University of Jerusalem (Israele), descrivono nel loro articolo il meccanismo che sta dietro alla terapia antigenica e lo sviluppo di farmaci basati su TFO (acronimo per Triple Forming Oligonucleotide), capaci di inibire l’espressione genica in maniera altamente mirata e selettiva.

I TFO sono infatti oligonucleotidi (sintetici) capaci di formare una tripla elica, introducendosi nel solco maggiore della doppia elica e creando dei legami idrogeno di tipo Hoogsteen con le purine delle coppie di basi Watson-Crick¹: a differenza delle terapie antisenso già esistenti, che hanno come bersaglio l’RNA, la terapia antigenica ha quindi come target direttamente una sequenza di DNA.

Attaccando un agente fotoreattivo all’oligonucleotide TFO, e fornendo energia luminosa al sito di attacco sul genoma, il farmaco (sensibile alla luce) si attiva ed innesca una reazione di taglio o di cross-linking del DNA: tale danno al genoma, foto-indotto e sito-specifico, avrà come effetto il silenziamento del gene.

“Parecchi ostacoli si pongono davanti a questa strategia prima che possa essere applicata clinicamente” avvertono gli autori. In ogni caso, se la terapia antigenica si dimostrerà effettivamente valida “molte malattie che sono attualmente incurabili o comunque trattabili con scarsi risultati, potrebbero essere potenziali campi di applicazione di questo genere di approccio” concludono.

“Questo è un approccio ingegnoso e potenzialmente molto efficace per la regolazione mirata dell’espressione genica” dice Jhon Rossi, PhD, co-editore di Oligonucleotides e professore al Dipartimento di Biologia Molecolare del Beckman Research Institute (California)

Fonti: Tesi di dottorato in Scienze Biotecnologiche di Stefano D’Errico, Università di Napoli Federico II

Liebertpub.com

Così come la cottura aiuta le persone a digerire meglio il cibo, anche pretrattare le plastiche policarbonate – fonti di gravi danni ambientali poichè contengono bisfenolo A (BPA) – potrebbe essere la chiave per uno smaltimento più eco-friendly dei nostri rifiuti, secondo quanto sostenuto da ricercatori in un articolo pubblicato su ACS’ Biomacromolecules.
Mukesh Doble e Trishul Artham, autori della pubblicazione, fanno notare che vengono prodotte ogni anno circa 2.7 milioni di tonnellate di plastica contenente BPA.

I funghi potrebbero rappresentare una via ecologica di smaltimento delle plastiche policarbonate contenenti Bisfenolo A

Il policarbonato è un materiale plastico estremamente resistente, ed è usato nei più svariati campi: dalle impugnature dei cacciaviti alle lenti degli occhiali, dai CD e DVD alle finestrature nell’edilizia civile ed industriale.

Una serie di studi hanno evidenziato come il bisfenolo A contenuto in queste plastiche potrebbe avere tutta una serie di effetti negativi sulla salute umana:  il Food and Drug Administration statunitense sostiene come bassi livelli di esposizione al BPA (come quelli odierni) appaiano sicuri per la salute (almeno secondo quanto mostrato da test tossicologici standardizzati), specificando però come recenti studi effettuati con approcci più sensibili abbiano destato preoccupazione circa i potenziali effetti del BPA su cervello, comportamento e prostata in feti e bambini piccoli.

D’altronde è recentissima la notizia che diversi stati hanno proibito la commercializzazione di biberon fatti di plastiche contenenti bisfenolo: oltre a Canada e Danimarca, ora anche la Francia li ha dichiarati nocivi per la salute dei neonati.
Dunque la ricerca di un modo sicuro per l’ambiente per lo smaltimento della plastica, per evitare il rilascio di bisfenolo, è quindi un campo in piena attività.

Bisfenolo A (BPA), composto organico con due gruppi fenolici

Gli scienziati indiani autori di questo lavoro hanno pre-trattato il policarbonato con luce ultravioletta e calore e lo hanno poi esposto a tre diversi tipi di funghi, tra cui il leggendario fungo white-rot, spesso usato per il risanamento ambientale dai più forti inquinanti.

Il risultato è stato che i funghi crescono meglio su plastica pre-trattata in questo modo, poichè usano il bisfenolo presente (ed altri composti) come risorsa di energia, decomponendo la plastica.

Dopo 12 mesi di analoga esposizione, non si è registrata alcuna decomposizione della stessa plastica non trattata, rispetto alla sostanziale decomposizione di quella pre-trattata, che non ha così portato a rilascio di BPA.

Fonte: EurekAlert! | Articolo completo

Un team di ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology) ha scoperto un nuovo modo per imitare il processo attraverso cui le piante usano l’energia solare per dividere (splittare) l’acqua ed ottenere il carburante chimico necessario alla loro crescita. Il team ha utilizzato un virus opportunamente modificato come una sorta di impalcatura biologica che possa assemblare i componenti (su scala nanometrica) necessari per dividere una molecola di acqua in idrogeno e ossigeno.

Molecole di pigmento e catalizzatore si assemblano attorno al virus M13 modificato, a formare una struttura simile ad un nano-cavo elettrico

Dividere l’acqua nei suoi elementi costituenti è un modo per risolvere il problema di base dell’energia solare, ovvero il fatto che essa sia disponibile solo quando il sole splende. Utilizzando la luce del sole per ottenere idrogeno dall’acqua, questo può poi essere immagazzinato in una pila a combustibile che generi energia elettrica in caso di necessità, oppure tale idrogeno può essere impiegato per fare combustibili liquidi per auto e camion.

Altri ricercatori in passato hanno messo a punto sistemi che usano l’energia elettrica, magari ricavata da pannelli solari, per dividere le molecole di acqua, ma il nuovo sistema a base biologica salta i passaggi intermedi e utilizza la luce solare per alimentare direttamente la reazione.
L’anteprima della ricerca è stata pubblicata oggi, 11 aprile, su Nature Nanotechnology.

Il team, guidato da Angela Belcher, professoressa di scienze dei materiali ed ingegneria biologica al Germeshausen Center, ha ingegnerizzato il virus M13, un comune ed innocuo batteriofago, in modo che fosse capace di attrarre e legare molecole di un catalizzatore (in questo caso ossido di iridio) e di un pigmento biologico (porfirina coordinata a zinco). Il virus è diventato così, in virtù della forma filamentosa del fago M13, un dispositivo simile ad un cavo elettrico, capace di splittare in modo molto efficiente l’ossigeno dalle molecole d’acqua.

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Un team di ricercatori della University of Wisconsin-Madison ha creato la più forte forma di collagene mai conosciuta nel mondo scientifico, una forma alternativa e più stabile del collagene umano che potrebbe presto essere usata nel trattamento di artriti e di altre disfunzioni che derivano da difetti di collagene.

Modello 3d della molecola di collagene

“Quello che abbiamo ottenuto è il più stabile collagene mai creato” dice Ron Raines, professore di chimica e biochimica alla Wisconsin-Madison che ha condotto lo studio, pubblicato il 12 gennaio su Proceedings of the National Academy of Sciences.

Il collagene è la più abbondante proteina presente nel corpo umano, dove si assembla in forti foglietti e cavi che costituiscono il supporto per pelle, organi interni, cartilagine e ossa, così come per il tessuto connettivo interposto. Da decenni ormai si usa in medicina collagene estratto dalle mucche per il trattamento di gravi ustioni ed altre ferite nell’uomo, nonostante il rischio di rigetto dovuto al trapianto di tessuto proveniente da una specie diversa.

Nel 2006 il team di Raines aveva scoperto un metodo per sintetizzare collagene umano in laboratorio, creando molecole di collagene più lunghe di qualsiasi altra ritrovata in natura. A riguardo consiglio questa notizia pubblicata su MolecularLab il 17 febbraio 2006.

Ora, dopo 4 anni di ricerca, gli scienziati hanno compiuto un ulteriore passo in avanti, creando una forma di collagene definito proprio “super-strong” per via della sua alta stabilità, che potrebbe presto aiutare milioni di persone attraverso il suo impiego clinico. Raines sottolinea infatti come questo nuovo collagene artificiale sia molto promettente per l’uso terapeutico in malattie come l’artrite, che solo negli Stati Uniti colpisce più di 46 milioni di persone.

Per ottenere la nuova forma di collagene, Raines e il suo team hanno sostituito due terzi della normale sequenza amminoacidica della proteina con altri amminoacidi meno flessibili, senza però compromettere la struttura tridimensionale della proteina ripiegata e matura: il risultato è stato una struttura molto più stabile e rigida, con le analoghe caratteristiche tridimensionali della molecola non ingegnerizzata.

“Il punto cardine di questo tipo di approccio è stato l’impiego di amminoacidi sintetici più rigidi ma analoghi a quelli originari, ovvero dotati di forme simili a quelli naturali nella conformazione folded (ripiegata) e funzionale della proteina” spiega Raines

La fibra di collagene risultante riesce a mantenere saldamente ancorate le sue singole subunità a temperature anche molto superiori a quelle in cui la normale fibra (costituita da subunità di collagene naturale) si disgregherebbe.

Inoltre, nonostante le singole subunità di collagene ingegnerizzato siano costituite per la maggior parte (i due terzi per l’appunto) da amminoacidi non presenti in natura (del tutto artificiali), le analisi di cristallografia a raggi X hanno confermato che la sua struttura tridimensionale è del tutto indistinguibile da quella del collagene naturale, secondo quanto sostenuto dalla batteriologa Katrina Forest, co-autrice dello studio.

“Questo collagene iper-stabile è una importante dimostrazione di quanto potente stia diventando la moderna chimica delle proteine” conclude Raines

Fonte: University of Wisconsin-Madison

Link consigliati: Collagen, Molecule of the Month, aprile 2000 – RCSB Protein Data Bank

Ricercatori del Houston’s Texas Medical Center hanno pubblicato su Nature Nanotechnology di marzo una nuova tecnica che permette di crescere colture cellulari in maniera tridimensionale, un bel salto tecnologico rispetto alla classica piastra di Petri bidimensionale, che permetterà di risparmiare milioni di dollari sui costi di sperimentazione dei farmaci.

Coltura cellulare 3D, ottenuta tramite crescita con levitazione magnetica

La nuova tecnica 3-D è abbastanza semplice da poter essere applicata da subito nella maggior parte dei laboratori: essa sfrutta forze magnetiche che fanno levitare le cellule mentre esse si dividono e crescono. Rispetto a colture cellulari cresciute su superfici piatte, le colture in 3D tendono a formare tessuti molto più simili a quelli effettivamente presenti nell’organismo.

“Vi è ultimamente una grande spinta per trovare metodi per crescere le cellule in maniera tridimensionale, perchè il corpo stesso è in 3 dimensioni, e colture cellulari che assomiglino maggiormente ai reali tessuti da cui provengono forniscono risultati molto più accurati dei test farmaceutici cui sono sottoposte durante fase di sperimentazione pre-clinica” afferma Tom Killian, professore associato di fisica alla Rice University “Ponendo di migliorare l’accuratezza dei test farmaceutici precoci anche solo del 10%, si potrebbero risparmiare qualcosa come 100 milioni di dollari per ogni farmaco in sperimentazione“

Nella ricerca contro il cancro, “l’impalcatura invisibile” generata dal campo magnetico potrebbe permettere colture di cellule tumorali che siano molto più simili strutturalmente ai tumori reali, che presenterebbero un indubbio vantaggio nello studio dei vari processi che incorrono durante lo sviluppo della massa tumorale.

Infine una terza possibilità consentita dalla coltura in 3-D è quella di creare in laboratorio modelli di organi più avanzati e più vicini agli organi reali, per poterne studiarne meglio funzioni e meccanismi.

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