Quanto è possibile conoscere del percorso compiuto dai farmaci che assumiamo, all’interno del nostro corpo?
Se puntano dritti al bersaglio, o interagiscono anche con altri tessuti? Ed a quali cellule si legano?
Fino a poco tempo fa, era possibile rispondere a tali domande solo in modo approssimativo; oggi, una nuova tecnica di imaging, sviluppata da un gruppo di chimici statunitensi ha permesso di tracciare, con precisione chirurgica, l’esatta destinazione dei farmaci somministrati ad alcuni topi, illuminando le singole cellule alle quali si erano legati.
Questo procedimento, descritto su “Cell Journal” permetterà di controllare in anticipo, ancora in fase di ricerca, se un medicinale finisca su bersagli indesiderati e di correre ai ripari, minimizzando gli effetti collaterali. Non solo: poter seguire il viaggio dei farmaci con questo grado di precisione aiuterà a capire se una certa molecola stia andando esattamente là dove occorre, o di comprendere meglio il meccanismo di efficacia di medicinali ampiamente usati.
Nel 2022 un gruppo di scienziati statunitensi della ‘Scripps Research’ e dell’Howard Hughes Medical Institute’, guidato da Li Ye, Professore di ‘Chimica e Biologia chimica’ nell’ambito delle neuroscienze, aveva sviluppato un metodo per evidenziare le cellule a cui i farmaci si legano sulla superficie degli organi. La tecnica, chiamata ‘CATCH’ consiste nell’inserire etichette chimiche nei farmaci covalenti, ovvero quelli che si legano ai loro target in modo permanente, attraverso legami chimici stabili.
Una volta individuati i farmaci, si prelevano i tessuti da esaminare e li si trattano con sostanze fluorescenti, insieme ad una molecola di rame che, con una reazione altamente precisa e selettiva, lega questi “evidenziatori” all’etichetta chimica iniziale.
La tecnica sopracitata e’ chiamata “Click Chemistry” ed in tale modo e’ possibile rilevare dove sia finita ciascuna molecola del farmaco.
Il limite della tecnica CATCH è che funziona soltanto sulla superficie degli organi e non in profondità, perché le proteine nei tessuti assorbono il rame necessario alla reazione chimica descritta, impedendogli di penetrare negli strati inferiori. Tuttavia, si è giunti ad una evoluzione del metodo, chiamata ‘vCATCH’, che ha permesso di superare l’ ostacolo e di seguire il percorso dei farmaci all’interno di tutto l’ organismo dei topi.
I tessuti da analizzare sono stati pretrattati con rame in eccesso, per bloccare i siti di legame dei farmaci con le cellule e quindi, sono stati sottoposti ad otto bagni ripetuti sia nel rame, sia nelle etichette fluorescenti. Poiché le reazioni chimiche da visualizzare sono altamente selettive, questa sovrabbondanza di sostanze non ha creato rumore di fondo.
L’uso dell’AI ha permesso di identificare in automatico le immagini delle cellule legate ai farmaci, all’interno di diversi terabyte di dati di immagini, generati per singolo topo.
Gli scienziati hanno testato la tecnica ‘vCATCH’ Maps Cellular Targets of Cancer Drugs, per mappare il legame tra due farmaci antitumorali e le cellule dei ratti.
Così hanno osservato che uno dei due medicinali, usato per il trattamento dei tumori del sangue si legava, inaspettatamente, non solo ai suoi bersagli nel sangue, ma anche alle cellule immunitarie nel fegato, nel tessuto cardiaco e nei vasi sanguigni. Questa attività finora sconosciuta spiegherebbe alcuni noti effetti collaterali del farmaco, che può causare battito cardiaco irregolare e problemi di sanguinamento.
In futuro, la tecnica permetterà di capire in anticipo, prima degli studi clinici, se un medicinale si leghi a tessuti fuori target e se questo possa generare potenziali effetti collaterali.
Inoltre, sarà possibile constatare se un farmaco contro il cancro agisca solo sulle cellule malate, risparmiando quelle sane, oppure su quali cellule cerebrali abbia effetto un antidepressivo.
FONTI:
-www.cell.com
-www.sciencedirect.com
-www.mdpi.com
-journals.biologist.com
-pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
-aacrjournals.org
-sigmaaldrick.com
-scripps.edu
-hhmi.org
