Molecole terapeutiche ottenute da una lumaca velenosa
Può un analgesico essere riprogettato per vedere più da vicino come le proteine si legano ai canali di comunicazione? Ricercatori in tutta Europa stanno usando tecniche informatiche all’avanguardia per riprogettare un analgesico dalla proteina XEP-018, che è stata identificata nel veleno della lumaca marina Conus consors.
Lo studio è in parte finanziato dal progetto CONCO (“Applied venomics of the cone snail species Conus consors for the accelerated, cheaper, safer and more ethical production of innovative biomedical drugs”), che è supportato con oltre 10 milioni di euro nell’ambito dell’area tematica “Scienze della vita, genomica e biotecnologie per la salute” del Sesto programma quadro (6° PQ) dell’UE. CONCO, che riunisce 19 partner europei e l’Istituto J.Craig Venter negli Stati Uniti, sta usando la lumaca marina velenosa per sviluppare nuove molecole terapeutiche.
“Tutti i sensi nel nostro corpo sono trasmessi da e verso il cervello mediante i neuroni”, ha detto il dott. Henry Hocking, membro del CONCO proveniente dall’Università di Utrecht. “Il veleno della lumaca cono contiene peptidi che possono interrompere questo circuito. I peptidi riescono a fare questo legandosi alle aperture nei canali di comunicazione che si trovano sui tessuti muscolari che ricevono il segnale neuronale. Si tratta di una specie di spina. Una volta attaccati, nessun segnale può essere trasmesso al cervello e si smette quindi di provare dolore.”
Il dott. Hocking e colleghi hanno usato la risonanza magnetica nucleare (RNM) per ricreare la struttura tridimensionale (3D) della proteina XEP-018, una molecola promettente scoperta dai membri di CONCO e decritta recentemente da Philippe Favreau, ricercatore presso gli Atheris Laboratories in Svizzera, e colleghi nel British Journal of Pharmacology.
Commentando l’uso della RNM, il professor Alexandre Bonvin di Utrecht ha detto: “La RNM è una tecnica che le persone potrebbero già conoscere negli ospedali, dove vengono usati gli apparecchi per la risonanza magnetica tomografica. Le persone vengono poste all’interno di grandi campi magnetici e vengono scattate loro delle fotografie. Nella RNM, noi mettiamo delle molecole proteiche all’interno e le bombardiamo con onde elettromagnetiche. Invece di scattare delle fotografie, noi misuriamo le distanze tra gli atomi. Se si conoscono tutte le distanze tra gli atomi, è possibile tentare di ricostruire un oggetto 3D della proteina.”
Si deve tuttavia sottolineare che la RNM non mostra la struttura 3D di questi peptidi. L’utilizzo di computazioni permette di convertire i dati RNM in una struttura proteica 3D.
Il team ha fatto un’analisi RNM nella grid combinando gLite middleware, la prossima generazione di middleware per il grid computing, con la WENMR e-Infrastructure. Il progetto WENMR (“A worldwide e-Infrastructure for NMR and structural biology”) è supportato nell’ambito del tema “Infrastrutture” del 7° PQ dell’UE con 2,15 milioni di euro.
“Al fine di calcolare le strutture 3D delle proteine, noi dobbiamo ripetere il processo molte volte,” ha detto il professor Bonvin. “Dobbiamo compiere migliaia o decine di migliaia di calcoli. La risposta si ottiene entro un paio di ore. WENMR, nel suo insieme, ha avuto un volume di richieste di circa 1,5 milioni l’anno scorso, che corrisponde a oltre 850 anni di unità centrale di elaborazione (CPU).”
Il team di Utrecht sta attualmente valutando se sia possibile collocare un sistema desktop grid dedicato all’interno dell’università. Questo aiuterebbe i ricercatori a sviluppare ancora di più le loro risorse computazionali.
Il consorzio CONCO si sta inoltre preparando a iniziare la ricerca su XEP-018 in fase di studio clinico. “Molti prodotti analoghi sono stati progettati, sintetizzati e testati. Il prodotto è attualmente in fase di sviluppo preclinico per il trattamento della distonia,” ha detto Reto Stöcklin, leader del team scientifico di CONCO e direttore dei SME Atheris Laboratories svizzeri. “Il nostro obbiettivo finale è quello di evitare le iniezioni e di sviluppare un farmaco che tutti possono usare. Usando dispositivi specifici, come cerotti o peptidi che penetrano nelle cellule per facilitare la penetrazione del peptide attraverso la pelle, noi riteniamo che XEP-018 abbia grosse possibilità di successo.”
I ricercatori hanno sottolineato come lo studio WENMR stia fornendo ai progettisti della comunità software globale i mezzi per condividere conoscenze e promuovere una più forte cooperazione.
Per maggiori informazioni, visitare:
CONCO:
http://www.conco.eu/index.html
WENMR:
http://www.wenmr.eu/
Università di Utrecht:
http://www.uu.nl/EN/Pages/default.aspx
