L'ingegnere delle proteine
Tom Edwardson ha modificato una minuscola struttura proteica artificiale in modo che possa essere utilizzata come veicolo per molecole di RNA e altre sostanze attive. Ora vuole portare il suo sviluppo alla maturità del mercato con un'apertura.
Non è sempre facile far arrivare in modo sicuro le molecole dei principi attivi al sito d'azione desiderato nell'organismo e nelle cellule. Questo perché alcune di queste molecole si decompongono rapidamente e le cellule non assorbono facilmente molte molecole. Questo vale anche per le molecole di RNA. Per poterle utilizzare come sostanze attive, hanno bisogno di un sistema di trasporto. Nei vaccini Covid a base di RNA, ad esempio, l'RNA è impacchettato in una nanoparticella lipidica. Uno degli svantaggi è che queste particelle non sono stabili a lungo a temperatura ambiente.
Negli ultimi anni, Tom Edwardson, scienziato del Dipartimento di Chimica e scienze biologiche applicate, ha sviluppato un altro nuovo tipo di involucro protettivo che può essere utilizzato per impacchettare e proteggere le molecole di RNA con estrema facilità. Si tratta di una gabbia di dimensioni microscopiche composta da 24 proteine identiche. A causa delle sue dimensioni ridotte, questa gabbia non può contenere un'intera molecola di mRNA come una nanoparticella lipidica negli attuali vaccini Covid. Tuttavia, Edwardson può ospitare nella sua gabbia proteica molecole di RNA più piccole, necessarie per inibire specificamente l'attività di singoli geni nelle cellule, i cosiddetti "small interfering RNA".
Molto viaggiato
Edwardson è arrivato in Svizzera sei anni fa. ? originario della Scozia. Dopo aver studiato chimica, ha viaggiato prima in Asia, ha lavorato come insegnante di inglese in Corea e infine ha completato il suo dottorato a Montreal. Il fatto che sia poi venuto a Zurigo per un postdoc ha a che fare non solo con l'ETH di Zurigo e con il professor Donald Hilvert, ma anche con le Alpi e le possibilità di praticare l'arrampicata. Perché l'arrampicata è una delle sue grandi passioni. Lo si può trovare in una falesia quasi ogni fine settimana, nelle Alpi o nel Giura.
Il suo secondo hobby è la produzione di birra. "Ho iniziato in Canada, insieme a un amico, anch'egli chimico", racconta Edwardson. "Produrre birra è l'hobby perfetto per i chimici, non è altro che ingegneria dei processi", dice con una risata tipica di lui. Ora non è solo il fornitore di birra al tribunale per il suo gruppo di ricerca, ma partecipa anche a gare di produzione di birra e introduce i colleghi più giovani al suo hobby.
Facile da caricare
? altrettanto appassionato del suo lavoro con le gabbie proteiche, che possono essere prodotte molto facilmente nei batteri grazie alla biotecnologia. "In ogni caso, 24 singole proteine si autoassemblano in un cubo. Sono rimasto sbalordito quando l'ho visto per la prima volta", dice Edwardson. E mentre altri involucri molecolari protettivi, come le nanoparticelle lipidiche, variano di dimensione durante la produzione, le gabbie proteiche hanno tutte esattamente la stessa forma e dimensione. "Questo è ideale, perché le dimensioni influenzano le proprietà dei farmaci, ad esempio se e quanto vengono assorbiti dalle cellule", spiega il chimico.
Un altro vantaggio delle gabbie proteiche rispetto ad altri modi di proteggere le piccole molecole di farmaci: Possono essere facilmente conservate a temperatura ambiente per mesi, quindi non necessitano di refrigerazione. Infine, le gabbie a forma di cubo hanno una piccola apertura su tutti i lati, il che rende molto facile caricarle con i prodotti di trasporto molecolare: le gabbie proteiche possono essere prodotte in grandi quantità e successivamente riempite con i prodotti di trasporto. "Potrebbero anche essere riempite con agenti RNA specifici per il paziente", spiega Edwardson.
Anche per la chemioterapia
Per sviluppare le gabbie proteiche, Edwardson ha utilizzato una struttura proteica sintetica esistente sviluppata da altri scienziati e ha modificato la sequenza dei blocchi di costruzione delle proteine in vari punti chiave. L'obiettivo era garantire che numerosi atomi all'interno della gabbia fossero caricati positivamente. Le molecole di RNA sono cariche negativamente, il che consente loro di passare attraverso le aperture nella gabbia proteica grazie all'attrazione elettrica. "Le nostre gabbie sono un tipico esempio di ingegneria proteica. Ora siamo in grado di modificare in modo specifico le proteine per creare nuovi oggetti molecolari", spiega Edwardson.
Nel frattempo, Edwardson ha esteso ulteriormente la gabbia proteica rivestendo il suo interno con uno strato di tensioattivo. Ciò significa che anche le molecole insolubili in acqua, come gli agenti antitumorali, possono essere trasportate all'interno. In futuro, l'esperto vorrebbe anche modificare l'esterno delle gabbie in modo mirato. In questo modo sarebbe possibile controllare quali cellule corporee debbano entrare nelle gabbie proteiche. L'ETH di Zurigo ha fatto richiesta di due brevetti per le gabbie proteiche di Edwardson. Lui e i suoi colleghi stanno ora progettando di fondare un'apertura per sviluppare ulteriormente le gabbie e prepararle per il mercato. "L'ambiente svizzero è ideale per fondare un'azienda", afferma. In ogni caso, vorrebbe rimanere qui, anche per continuare a essere vicino a buone opportunità di arrampicata.
Edwardson dice anche ai suoi colleghi più giovani del gruppo di ricerca che è importante fare anche altre cose oltre al lavoro. Che bisogna viaggiare quando si è giovani e che non c'è nulla di male a prendersi una pausa di lavoro tra gli studi e la tesi di dottorato. "Non ho alcun rimpianto per aver lavorato come insegnante, perché ho imparato molte cose che mi sono ancora utili".