RENDERING AL PC DI NANODISCO

Nanodischi: cosa sono e a cosa servono

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Il compito della ricerca scientifica è, spesso, quello di scoprire nuove soluzioni per sconfiggere, o almeno combattere, patologie che possono mettere in pericolo la salute umana. Per fare ciò, sempre più di frequente le tecnologie utilizzate superano gli ambiti tradizionalmente ascritti a quello medico, per attingere a nuove frontiere bio mediche ed ingegneristiche.

Tra le discussioni di ricerca relegate soltanto fino a qualche anno fa alla narrativa fantascientifica, è oggi di uso comune lo studio delle nanotecnologie, in particolar modo quelle legate ai nanodischi.

Ovvero? Stiamo parlando di proteine ​​discoidali – quindi a forma di disco ma microscopiche – in cui un doppio strato lipidico è circondato da molecole formate da proteine, peptidi e polimeri sintetici.

Da questa breve descrizione, sicuramente superficiale, è difficile capire la centralità dei nanodischi nello scenario medico attuale. Eppure queste tecnologie possono portare a grandi risultati.

Cosa sono e a cosa servono i nanodischi

Queste strutture sono composte da fosfolipidi, di origine artificiale, e da una cintura stabilizzante che tiene insieme questi elementi grazie a una proteina o un polimero sintetico. 

I nanodischi sono, quindi, il risultato di approfonditi studi relativi alle nanotecnologie in campo medico in grado di utilizzare dei vettori microscopici. Lo scopo fondamentale è quello relativo alla somministrazione di farmaci che si distinguono positivamente per: 

  • Specificità della cura
  • Pochi effetti collaterali.
  • Maggior efficienza.

In sintesi, i microdischi sono degli elementi microscopici che si inseriscono nell’organismo umano e, grazie alla composizione basata su una struttura che contiene il principio circondato da un vettore, aumenta l’efficienza della cura di diverse condizioni. Come ad esempio quella di eccesso del colesterolo cattivo e stati legati a malattie tumorali.

Tipi di nanodischi e relativa struttura

Abbiamo due tipologie principali di nanodischi in base al modo in cui mantengono i fosfolipidi, elementi che hanno un’importante funzione strutturale all’interno delle lipoproteine. Vale a dire una proteina combinata con lipidi come il colesterolo e trigliceridi. 

Nel caso dei nanodischi MSP il doppio strato fosfolipidico è tenuto insieme da un fascio di membrane scaffold protein (ovvero proteine che fungono da impalcatura). In questo caso la proteina normalmente coinvolta nel trasporto del colesterolo nell’organismo si trova al centro del disco di dimensioni microscopiche. 

MSP nanodiscs have a number of advantages compared to other systems for membrane protein solubilization and reconstitution, in particular for ligand binding studies, analysis of conformational dynamics, and protein interaction studies.

Come suggerisce cube-biotech.com, i nanodischi possono essere utilizzati per ricostituire proteine come la GPCR in un ambiente artificiale simile alla membrana nativa. In questo campo, i nanodischi MSP presentano una serie di vantaggi maggiori ispetto ad altri sistemi per la solubilizzazione e la ricostituzione delle proteine. Come sempre, però, la scelta finale della soluzione migliore deve essere compiuta in relazione a una serie di fattori esterni.

I nanodischi sintetici hanno invece lo stesso scopo dei modelli MSP – che ​​hanno un diametro che va dai può variare da sette a un massimo di cinquanta nanometri – ma il metodo per ottenere queste soluzioni è diverso in base al metodo di stabilizzazione utilizzata (DIBMA e SMA come polimeri) per la “cintura”.

A cosa servono i nanodischi in medicina?

L’applicazione di queste nanotecnologie abbraccia diversi ambiti. Considerando che, in linea di principio, queste nanotecnologie hanno lo scopo di veicolare e semplificare l’assunzione di determinati principi, uno degli usi documentati riguarda la possibilità di migliorare la somministrazione di farmaci. E indicare al sistema immunitario le cellule maligne da attaccare.

Possiamo quindi dire che i nanodischi permettono di suggerire al corpo come attaccare un tumore in modo specifico e personalizzato per le esigenze del singolo paziente. Uno degli studi più interessanti viene pubblicato da Nature Materials e ha un titolo interessante: Designer vaccine nanodiscs for personalized cancer immunotherapy. La sintesi dei risultati è chiara:

“Despite the tremendous potential of peptide-based cancer vaccines, their efficacy has been limited in humans. Here we demonstrate that high density lipoprotein-mimicking nanodiscs coupled with antigen (Ag) peptides and adjuvants can markedly improve Ag/adjuvant co-delivery to lymphoid organs and sustain Ag presentation on dendritic cells. Strikingly, nanodiscs elicited up to 47-fold greater frequencies of neoantigen-specific CTLs than soluble vaccines and even 31-fold greater than perhaps the strongest adjuvant in clinical trials (i.e. CpG in Montanide)”. 

Nonostante il potenziale dei vaccini contro il cancro a base di peptidi, sostanze di sintesi, formate da due o più aminoacidi, la loro efficacia è stata limitata negli esseri umani. I nanodischi che imitano le lipoproteine ​​ad alta densità , insieme a peptidi e adiuvanti dell’antigene, possono migliorare notevolmente il risultato.

Senza dimenticare gli effetti sul colesterolo, dato che i nanodischi possono essere assemblati utilizzando un insieme preciso di condizioni ottimizzate per formare particelle di proteine-lipidi discoidali con composizione omogenee.

Il futuro delle nanotecnologie in medicina

I nanodischi ci aiuteranno a combattere meglio alcune forme patologiche del corpo umano. Come spesso accade in questi casi, quando si affrontano scenari innovativi, non è il caso di gridare vittoria prima di avere dei risultati affidabili. I nanodischi sono una frontiera affascinante ma non ancora definitiva per la lotta contro il cancro e il colesterolo in eccesso.

© immagine di cover: pianetachimica.it

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