Uno studio finanziato dall’UE segue i “nanotrasportatori” dentro le cellule
Ricercatori finanziati dall’UE in Germania sono riusciti a seguire singole nanoparticelle nel momento in cui entrano dentro le cellule, applicando una tecnica microscopica altamente sensibile in tempo reale che permette un’alta risoluzione spaziale e temporale. Le loro scoperte, riportate sul Journal of Controlled Release, sono risultato del progetto MAGSELECTOFECTION (“Isolamento combinato e transfezione non-virale stabile di cellule ematopoietiche: una nuova piattaforma tecnologica per la terapia genetica con cellule staminali ematopoietiche ex vivo”).
Il MAGSELECTOFECTION è stato finanziato con 2,8 milioni di euro nell’area tematica “Scienze della vita, genomica e biotecnologie per la salute” del Sesto programma quadro (6° PQ) per sviluppare nuove tecnologie per l’inserimento di geni. Tali tecnologie aggireranno, si spera, i problemi legati ai “vettori virali”, contribuiranno ai progressi della medicina e promuoveranno la competitività del settore biotecnologico europeo.
In passato, gli scienziati hanno usato i virus per introdurre materiale genetico nelle cellule, ma spesso questi metodi hanno effetti collaterali indesiderati. A partire dal 1960 però sono stati fatti progressi sostanziali nello sviluppo di metodi non virali per introdurre materiale genetico nelle cellule. Secondo gli autori di questo studio i sistemi di inserimento dei geni non-virali “hanno cominciato ad eguagliare l’uso delle loro controparti virali nelle applicazioni per la ricerca e negli studi clinici”. La specificità e l’efficacia di questi sistemi però deve ancora essere migliorata.
Le nanoparticelle chiamate “nanotrasportatori” hanno mostrato di essere molto promettenti come veicoli potenziali per trasportare farmaci direttamente sul luogo della malattia senza produrre effetti collaterali indesiderati. “Anche i geni possono essere trasportati in questo modo,” ha spiegato il dott. Christian Plank della Technische Universität München (TUM) in Germania. “Ciò significa che potremmo vedere presto nuovi importanti progressi nella terapia genetica, che ha già dovuto superare abbastanza ostacoli.” Secondo il dott. Plank, il problema principale è la mancanza di trasportatori funzionali.
Un altro problema che devono affrontare i ricercatori è come portare le particelle sul luogo della malattia. Sono stati usati campi magnetici per guidare le particelle verso i siti del cancro dove esse devono attaccare le cellule tumorali direttamente; fino a questo momento non è stato però possibile osservare le particelle nel momento in cui si dirigono verso questo luogo. Per determinare la dose giusta è essenziale conoscere il percorso esatto che prendono le particelle e l’efficacia del loro trasporto. E questo è a sua volta un presupposto fondamentale per l’approvazione terapeutica.
In questo studio, i ricercatori hanno osservato le dinamiche cellulari di particelle guidate magneticamente in tempo reale, usando la microscopia a fluorescenza ad alta sensibilità. Il metodo, usato dallo stesso team in uno studio precedente, funziona marcando le singole particelle con un colorante che funge da “lampada molecolare” per illuminare il percorso delle particelle dentro la cellula.
Questo segna un significativo passo avanti nella comprensione delle dinamiche dei nanotrasportatori, visto che in precedenza l’unico modo di testare un approccio consisteva nell’aspettare e vedere se l’effetto terapeutico desiderato era stato raggiunto.
“Abbiamo tracciato nanoparticelle di lipoplessi magnetici e abbiamo realizzato dei video del loro trasporto,” ha riferito Anna Sauer dell’Università Ludwig-Maximilians (LMU) di Monaco in Germania. “Siamo stati in grado di osservare le particelle in tempo reale e ad un’alta risoluzione temporale e spaziale nel momento in cui entravano nelle cellule.” Il team ha definito tre fasi separate in questo processo: come le particelle hanno raggiunto la membrana cellulare, come si sono posate su di essa e come, infine, hanno invaso le cellule.
I ricercatori hanno scoperto che le vescicole (piccole strutture simili a bolle e piene di liquido) che contengono le particelle nel momento in cui invadono le cellule si muovono casualmente dentro la cellula fino a che una certa proteina le afferra e le trasporta velocemente verso il nucleo della cellula, che è l’obiettivo finale.
“Il nostro nuovo approccio ha anche rivelato dei rallentamenti nel trasporto con nanotrasportatori,” ha commentato Christoph Bräuchle della LMU di Monaco. “Abbiamo visto, per esempio, che il campo magnetico può dirigere le particelle solo fuori dalle cellule. Ma, contrariamente alle previsioni, non facilita l’entrata nella cellula. Grazie a queste nuove informazioni, gli esistenti nanotrasportatori possono essere ottimizzati in futuro, e [si potrebbero anche] sviluppare nuovi sistemi.”
Per maggiori informazioni, visitare:
Ludwig-Maximilians-Universität Munich
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Fonte: Ludwig-Maximilians-Universität Munich; Journal of Controlled Release Documenti di Riferimento: Sauer A.M., et al. (2009) Dynamics of magnetic lipoplexes studied by single particle tracking in living cells. Journal of Controlled Release 137:136-45. Pubblicato online il 20 luglio; DOI: 10.1016/j.jconrel.2009.04.003.
