La scienza medica ha compiuto passi da gigante nell’ultimo secolo, soprattutto nel campo della diagnostica. Oggi, grazie a test del sangue sempre più sofisticati, è possibile rilevare malattie genetiche rare, riconoscere il cancro o determinare il livello di infiammazione nel corpo. In questo contesto, i ricercatori dell’Istituto di Chimica Fisica dell’Accademia Polacca delle Scienze (IPC PAS) hanno compiuto una scoperta rivoluzionaria: l’utilizzo di peptidi unici per la realizzazione di sensori elettrochimici in grado di rilevare rapidamente e semplicemente molteplici patologie.
Comprendere l’infiammazione: il meccanismo di difesa naturale
La natura dell’infiammazione
L’infiammazione è il meccanismo di difesa naturale del corpo contro patogeni o sostanze chimiche nocive, che si manifesta con sintomi acuti come dolore, gonfiore, rossore o lividi. Questo processo coinvolge la produzione intensa di molecole specifiche, come le citochine, utilizzate contro l’infezione. Tuttavia, alcune reazioni infiammatorie non sono visibili e possono durare molto più a lungo di un’infezione improvvisa, portando allo sviluppo di infiammazioni croniche, che possono indicare una varietà di problemi di salute, inclusi malattie autoimmuni e tumori.
Rilevamento e monitoraggio dell’infiammazione
Il rilevamento del processo infiammatorio nel corpo può essere facilmente eseguito dal sangue, mentre il monitoraggio del decorso dell’infiammazione è una storia completamente diversa. Solitamente, il tasso di infezione viene valutato concentrandosi sul livello di proteina C-reattiva, nota come CRP, un biomarcatore comune per varie condizioni infiammatorie nel corpo.
Progressi nella ricerca sull’infiammazione
La ricerca innovativa dell’IPC PAS
Recentemente, la dottoressa Katarzyna Szot-Karpińska dell’IPC PAS ha studiato le interazioni proteina-peptide, in particolare tra CRP e materiali leganti il CRP. Ha concentrato la sua attenzione sui peptidi a causa della loro maggiore stabilità in condizioni difficili, del costo inferiore e della possibilità di un utilizzo più efficiente nei sensori biomedici rispetto agli anticorpi, che sono i recettori CRP più comuni.
La scoperta dei peptidi leganti il CRP
Utilizzando un metodo di phage-display, i ricercatori hanno identificato fagi leganti il CRP, permettendo di determinare la sequenza di peptidi esposti sulla superficie dei fagi con un’elevata affinità verso il CRP. I peptidi selezionati sono stati sintetizzati, caratterizzati e le loro interazioni con il CRP sono state studiate, portando all’identificazione dei tre molecole leganti il CRP derivate da fagi più promettenti. Il peptide con la più alta affinità verso il CRP è stato immobilizzato su elettrodi per l’uso successivo come sensore elettrochimico CRP.
La svolta nella ricerca elettrochimica
Il ruolo della modellazione computazionale
Le simulazioni teoriche, inclusi gli studi di modellazione computazionale realizzati in collaborazione con il Prof. Sławomir Filipek dell’Università di Varsavia, sono state implementate per completare gli studi biologici e fisicochimici e hanno fornito risultati sorprendenti. Gli studi in silico hanno spiegato le specificità del legame di particolari peptidi con il CRP, mostrando quale peptidi è il miglior legante per il CRP e confermando lo studio sperimentale.
Il futuro della rilevazione del CRP e della diagnostica dell’infiammazione
Questo approccio computazionale alla rilevazione del CRP utilizzando peptidi non è mai stato descritto prima e illustra una nuova tendenza nella ricerca in cui i calcoli possono supportare le tecniche sperimentali ardue. Il metodo proposto consente il monitoraggio del decorso dell’infiammazione, rendendo possibile controllare il livello di CRP in modo selettivo e sensibile utilizzando molecole molto più piccole e stabili di quelle attualmente utilizzate. Questo lavoro non sarebbe stato possibile senza l’impiego di molti metodi e tecniche diversi provenienti da vari campi, dimostrando la profonda necessità di interdisciplinarietà nella scienza, specialmente nella protezione della salute. La ricerca descritta può essere un punto di svolta nella diagnostica e nel trattamento dell’infiammazione, specialmente nel caso di decorso infiammatorio a lungo termine o addirittura di nuovi dispositivi lab-on-the-chip per la medicina personalizzata, lo sviluppo di farmaci e la somministrazione di farmaci. Il team è alla ricerca di nuovi recettori per marcatori di malattie e nuove soluzioni per studiare le interazioni molecolari.
