Ulisse Biomed e Tor Vergata presentano i Nanointerruttori. Una rivoluzione per la diagnostica e il controllo di efficacia di farmaci e vaccini alla portata di tutti

Ulisse BioMed srl, Start Up innovativa attiva nell’Area Science Park di Trieste che ha inventato il rivoluzionario test diagnostico per rilevare i ceppi ad alto rischio del papillomavirus umano (Hpv) tramite un sistema non invasivo, molto preciso ed economico, e l’Università degli Studi di Roma Tor Vergata, presentano i nanointerruttori.

Formati da Dna sintetico, i nanointerruttori permetteranno nel prossimo futuro di monitorare il proprio stato di salute da casa attraverso uno strumento simile al glucometro, biosensore comunemente utilizzato per misurare il livello di glicemia nel sangue.

Grazie alla nuova invenzione sarà possibile, infatti, rilevare istantaneamente la presenza nel sangue di biomarcatori batterici, virali o tumorali, di monitorare il livello di alcuni farmaci in circolo, rendendo le terapie farmacologiche sempre più personalizzate, e delineare il livello di protezione di un vaccino o di un'immunoterapia, ottenendo così informazioni importanti sull’efficacia dei trattamenti.

I nanointerrutori potranno, quindi, esser impiegati anche per analisi cliniche su larga scala e screening sulla popolazione.

“L'approccio che abbiamo proposto è estremamente innovativo e presenta diversi vantaggi rispetto agli attuali metodi utilizzati per rilevare marker diagnostici come anticorpi ed antigeni – ha affermato Francesco Ricci dell'Università di Roma Tor Vergata che ha condotto lo studio -. I nanointerruttori che abbiamo sviluppato danno una risposta in pochi secondi, sono strumenti sensibili ed hanno un costo che è di circa 10 volte più basso rispetto agli attuali metodi in commercio”.

“Questo tipo di piattaforma diagnostica ha un enorme potenziale – afferma Rudy Ippodrino, Socio Fondatore e Direttore Scientifico della giovane Start Up italiana Ulisse BioMed -. Al momento stiamo lavorando per adattare questa tecnologia al fine di rilevare biomarcatori che identificano diverse patologie”.

L’invenzione dei nanointerruttori è oggetto di un articolo pubblicato questa settimana sulla prestigiosa rivista Jacs (Journal of the American Chemical Society), a cura di Rudy Ippodrino e di Bruna Marini (Ph.D. della Normale di Pisa, Soci fondatori e Responsabili della sezione scientifica di Ulisse BioMed), di Arnaldo Caruso e di Francesca Caccuri dell’Università di Brescia, di Francesco Ricci e di Alessandro Porchetta dell'Università di Roma Tor Vergata.  

Come funzionano i nanointerruttori
Si avvicinano e si accendono in presenza dei biomarcatori. Le biomolecole sono come gli esseri umani: possono interagire fisicamente solo quando si incontrano. Tuttavia, l'ambiente affollato di una cellula assomiglia a quello di una metropoli in cui gli incontri casuali sono praticamente impossibili. Proprio come le biomolecole umane hanno bisogno di amici e luoghi comuni per incontrarsi e stare insieme. La natura ha inventato molte strategie per avvicinare le biomolecole in modo che possano incontrarsi e interagire e questi meccanismi sono la base per la vita così come la conosciamo. Nelle cellule, ad esempio, diversi recettori possono catturare le biomolecole e avvicinarle in un ambiente molto piccolo dove possono finalmente incontrarsi e interagire.

In un recente articolo frutto della collaborazione tra l'Università di Roma, Tor Vergata, l’Università di Brescia e la start-up italiana Ulisse BioMed, i ricercatori hanno dimostrato che un meccanismo simile può essere adottato per rilevare specifici biomarcatori (anticorpi) contenuti in campioni clinici. I ricercatori hanno progettato due interruttori sintetici di pochi nanometri (1 nanometro = 1 milionesimo di millimetro) realizzati con Dna sintetico che possono interagire tra loro ed emettere fluorescenza solo quando si avvicinano l'uno all'altro e ciò avviene solo in presenza del biomarcatore che si vuole rilevare.

I ricercatori hanno infatti collegato a questi due nanointerruttori un piccolo elemento di riconoscimento che è in grado di legarsi a uno specifico anticorpo (biomarcatore per diverse malattie). Gli anticorpi sono macromolecole a forma di Y con due siti alle estremità delle due braccia in grado di legare gli elementi di riconoscimento, tali siti sono distanti tra loro pochi nanometri. Se l'anticorpo è presente in soluzione, legherà i due nanointerruttori avvicinandoli tra loro. I nanointerruttori avvicinati per azione dell’anticorpo potranno interagire tra loro ed emettere un segnale otticamente misurabile. Questa risposta ottica può essere utilizzata per segnalare la presenza dell’anticorpo e dare informazioni sulla sua concentrazione all’interno del campione biologico.

I ricercatori hanno dimostrato la possibilità di utilizzare questa strategia per rilevare un'ampia gamma di anticorpi bersaglio (semplicemente cambiando l'elemento di riconoscimento collegato ai nanointerruttori). In un'applicazione molto interessante di questo metodo hanno, ad esempio, dimostrato che è possibile rilevare anticorpi sviluppati da pazienti Hiv positivi sottoposti a trattamento vaccinale attualmente in fase di sperimentazione clinica. Questa piattaforma, oltre che essere impiegata in diagnostica clinica, potrebbe quindi esser utile per testare l'efficacia di un trattamento terapeutico.

Qui il video che mostra i nanointerruttori che entrano in contatto con l’anticorpo dando un segnale.