DNA Nanobot

Creati Dna-robot per cercare ed uccidere cellule tumorali

Il DNA origami, una tecnica per creare strutture di DNA, potrebbe essere più che una semplice idea di design (a poco servirebbero cigni o figure cinesi di dimensioni nell’ordine dei nanometri), bensì essere usata per progettare dispositivi biologici che possano cercare e distruggere cellule viventi.

I nanorobots, come li chiamano i ricercatori, utilizzano sistemi simili a quelli delle cellule del sistema immunitario per interagire con recettori all’esterno della cellula.

Ok, non lasciamoci trasportare con la testa ad epici scenari di sciami di robot all’interno del corpo che come fantascientifiche navicelle eliminano il problema (vi ricordate Preda di Crichton?) – sarebbe bello – ma vediamo di capire in che cosa davvero consiste tale ricerca.

 “Li chiamiamo nanorobot perchè sono capaci di alcuni compiti robotici, “dice Ido Bachelet, post-dottorato alla Harvard Medical School a Boston e uno degli autori dello studio che è stato pubblicato a fine Gennaio su Science. “Una volta che il dispositivo riconosce la cellula”, spiega, “cambia automaticamente conformazione e rilascia il carico”.

Un obiettivo quindi ambizioso ed in passato forse accessibile unicamente all’immaginazione di scrittori e registi ma “No, non è fantascienza” dichiara lo stesso alle domande dei più curiosi, “sta accadendo in questo momento”.

I ricercatori hanno progettato la struttura dei nanorobots utilizzando un software open-source, chiamato Cadnano, sviluppato da uno degli autori – Shawn Douglas, biofisico all’ Havard Wyss Institute for Biologically Inspired Engeneering.

aptametriSuccessivamente sono stati cotruiti i robot utilizzando la tecnica del DNA origami. Il dispositivo a forma di “botte” – come lo descrivono – di 35 nanometri di diametro, contiene 12 siti all’interno per l’ancoraggio di molecole-carico e due all’esterno per aptameri di connessione, piccoli filamenti di nucletidi con specifiche sequenze per il riconoscimento di molecole sulle cellule bersaglio. Tali aptameri agiscono come “ganci”: una volta che entrambi hanno trovato il loro bersaglio, aprono a scatto il dispositivo per rilasciare il carico trasportato.

“Potete immaginarla come una serratura,” dice Bachelet. “Solo quando entrambi I marcatori sono in posizione, può aprirsi il nanorobot”.

I ricercatori hanno testato  sei combinazioni di aptameri, oguna delle quali progettata per individuare differenti tipi di cellule tumorali in coltura. Quelle ideate per colpire le cellule leucemiche,  si sono dimostrate essere in grado di selezionare tali bersagli all’interno di gruppi di cellule differenti e quindi di rilasciare il loro carico – in questo caso, un anticorpo – per arrestare la crescita della cellula.

Il lavoro “ci porta un altro passo avanti in quello che è il percorso che va dal più brillante farmaco di oggi al tipo di nanorobots che possiamo immaginare nel campo medico” dice Paul Rothemund, bioingegnere al California Institute of Technology di Pasadena, ed inventore del DNA origami.

Dato che i nanorobots possono essere “programmati” per rilasciare il loro contenuto unicamente quando la cellula bersaglio si trova in effettivo stato morboso, questi raggiungono una specificità di cui gli altri metodi di “trasporto farmaco” finora esplorati mancano, dice Hao Yan, un chimico e nanotecnologo all’Arizona State University a Tempe.

Al momento sono stati avviati trial di sperimentazione su topi con risultati favorevoli e a breve dovrebbero essere avviati anche programmi di sperimentazione su pazienti in fase terminale.

Il problema sta nel fatto che i nanorobots vengono rapidamente metabolizzati dal fegato o distrutti da nucleasi, enzimi che eliminano filamenti liberi di DNA. “Potrebbe essere possible legare tali strutture a sostanze in grado di allungare la durata in circolo dei farmaci come il glicole polietilenico”, afferma a tal proposito Douglas, “oppure prendere ispirazione da altre biomolecole o cellule” – come ad esempio I gloculi rossi – “che possono circolare nel sangue per molto tempo”.

Se tali fantascientifiche strutture saranno quindi effettivamente in grado di agire all’interno di organismi viventi è ancora da verificare, ma “se questo tipo di problemi potrà essere risolto”, dichiara Rothemund, “i nanorobots avranno la possibilità di diventare una realtà terapeutica”.

Davide Garofalo

Author: EC93

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