Forbici di proteine per migliori terapie contro il cancro
Il biologo dell'ETH Daniel Richter ha sviluppato un metodo che collega stabilmente le proteine a una sostanza attiva o a un biomarcatore. In futuro, vorrebbe utilizzarlo per identificare le cellule tumorali e produrre farmaci antitumorali migliori.
Superfici bianche, liquidi colorati in contenitori di vetro e dispositivi che sembrano macchine da cucina. Alle pareti sono appesi dispositivi di pipettaggio e istruzioni di sicurezza per il loro utilizzo. In una grande scatola trasparente, un agitatore fa ruotare con lo stesso ritmo delle fiaschette di vetro riempite con un liquido verde.
A prima vista, il luogo in cui Daniel Richter conduce le sue ricerche assomiglia a molti altri laboratori in tutto il mondo. Nulla fa pensare che il dottorando dell'ETH stia lavorando qui a un processo biochimico che l'ETH di Zurigo ha definito l'invenzione più promettente per la quale è stata presentata l'anno scorso un'iscrizione al brevetto.
Richter è affiancato dal postdoc Edgars Lakis e dal professor J?rn Piel dell'Istituto di microbiologia dell'ETH. I tre ricercatori sperano che questo non solo amplierà in modo significativo la cassetta degli attrezzi dell'industria farmaceutica, ma aiuterà anche le terapie antitumorali a raggiungere una svolta. Tuttavia, ci sono ancora alcuni ostacoli da superare prima che ciò accada.
Farmaci migliori contro il cancro
Il cancro è ancora la causa più comune di mortalità prematura in molti Paesi occidentali. Per trattarlo si ricorre spesso alla chemioterapia, in cui un farmaco inibisce la crescita delle cellule tumorali.
Purtroppo, queste sostanze non agiscono solo sul tumore, ma attaccano anche le cellule sane. Spesso non è possibile raggiungere il massimo dosaggio possibile, che distruggerebbe completamente le cellule tumorali, perché altrimenti verrebbero danneggiate anche troppe cellule sane.
Il nuovo metodo sviluppato da Richter, Lakis e Piel affronta questo punto debole: "Vogliamo fornire ai farmaci antitumorali anticorpi specifici in modo che attacchino solo le cellule tumorali. In questo modo è possibile aumentare la dose dei principi attivi e ridurre gli effetti collaterali, che nel peggiore dei casi possono portare all'interruzione della terapia", spiega Richter.
Ricerca fondamentale per un nuovo enzima
La sfida principale nella produzione di questi cosiddetti coniugati è che la sostanza attiva può dissolversi nel posto sbagliato durante il percorso verso il tumore. ? quindi importante trovare un composto che sia il più stabile possibile e che rilasci la sostanza tossica solo nella cellula tumorale. Le terapie anticorpali esistenti non hanno ancora risolto completamente questo problema.
Richter e i suoi colleghi sanno come aiutarsi con un enzima che dovrebbe rendere particolarmente unico e stabile il legame tra anticorpo e sostanza attiva. Per capire questo meccanismo, dobbiamo fare un passo indietro: tornare alla ricerca fondamentale della cattedra di prodotti naturali batterici di J?rn Piel.
Piel e il suo team studiano i batteri per trovare enzimi che innescano nuove reazioni chimiche. Brandon Morinaka, all'epoca postdoc nel gruppo di Piel e ora professore all'Università Nazionale di Singapore, un giorno fa una scoperta nei cianobatteri: Si imbatte in un enzima che altera le proteine in un modo finora sconosciuto. Una scoperta notevole da parte dei ricercatori dell'ETH, ma per la quale inizialmente non è prevista alcuna applicazione concreta.
Il pezzo mancante del puzzle
La situazione è cambiata quando Daniel Richter e Edgars Lakis hanno unito le loro teste: Lakis stava lavorando con Morinaka come dottorando all'epoca e ha dedicato parte della sua tesi di dottorato al nuovo enzima. Insieme a Richter e Piel, si rese conto che il nuovo enzima poteva essere utilizzato per modificare qualsiasi proteina, come gli anticorpi.
L'intervento conferisce alle proteine una struttura unica, rendendole inconfondibili. In questo modo è possibile combinarle con altre molecole specifiche. "Si può pensare all'enzima come a un paio di forbici che si usano per trasformare un pezzo di proteina o di anticorpo in un pezzo unico di un puzzle", spiega Richter.
Se si dispone di una controparte adatta all'anticorpo, è possibile caricare questa controparte con una sostanza tossica in modo che venga rilasciata solo nella cellula tumorale e non altrove. Nella sua tesi di Master, il ventiquattrenne del Liechtenstein si è posto il compito di creare questa controparte. Grazie a una combinazione di logica chimica, tentativi ed errori in laboratorio e una grande quantità di duro lavoro, riesce finalmente a trovare ciò che sta cercando: Trova la controparte del puzzle che corrisponde alla proteina modificata.
Proteine luminose
I ricercatori dimostrano che il metodo ha anche un potenziale per le applicazioni farmaceutiche, modificando prima una proteina in un batterio con l'enzima e poi collegando la controparte puzzle con una molecola fluorescente. Osservando il batterio al microscopio a fluorescenza, si possono vedere le proteine modificate brillare di verde sullo schermo.
L'analisi mostra che il colorante si lega solo alle proteine che hanno reagito con l'enzima. La particolarità è che il composto è molto specifico e stabile e potrà essere utilizzato in futuro anche per localizzare le cellule tumorali. "Il nostro metodo ha il vantaggio di poter visualizzare le cellule tumorali nel corpo del paziente senza dover prelevare un campione di tessuto", spiega Richter.
Possibili applicazioni nell'industria farmaceutica
Questo apre la strada a un processo a più fasi da testare anche per la produzione di coniugati anticorpo-farmaco e nella diagnostica. "In linea di principio, possiamo usare il nostro metodo per combinare qualsiasi proteina con un principio attivo o un biomarcatore", spiega il dottorando Richter.
In una fase successiva, Richter vuole applicare il processo a proteine provenienti da cellule umane o animali. Se questi test avranno successo, potrà poi rivolgere la sua attenzione agli anticorpi specifici per il cancro.
Per il giovane ricercatore ciò significa che continuerà a trascorrere molto tempo nel suo laboratorio presso il 中国足球彩票 H?nggerberg dell'ETH di Zurigo per adattare il processo. Ma Richter non è scoraggiato dal notevole impegno che ancora lo attende: "Sono ottimista sul fatto che il nostro metodo possa essere utilizzato per sviluppare terapie antitumorali più favorevoli, più specifiche e con minori effetti collaterali".