Ricercatori dello Scripps Research Institute (TSRI) di Jupiter in Florida, hanno sviluppato una tecnologia all'avanguardia che potrebbe riuscire ad individuare nel sangue umano i marcatori di varie malattie.
Questo strumento può essere la chiave per una migliore diagnosi e comprensione delle condizioni di salute più pressanti e sconcertanti di oggi, come l'Alzheimer e le malattie autoimmuni.
"Questo studio convalida la teoria che la tecnologia del 'surrogato antigene' sarà davvero uno strumento potente per la diagnostica", scrive Thomas Kodadek, PhD, professore del Dipartimento di Chimica e Biologia del Cancro e vice presidente del Dipartimento di Chimica al TSRI, e il cui gruppo ha sviluppato la tecnologia.
L'ultimo studio, pubblicato sulla rivista Chemistry & Biology il 21 Marzo 2013, mostra come la tecnologia abbia identificato con precisione i marcatori nel sangue umano della neuromielite ottica (NMO), una rara malattia autoimmune simile alla sclerosi multipla, che può portare a cecità e paralisi. Facendo seguito ad uno studio simile su modelli di topo della sclerosi multipla due anni fa, il lavoro conferma che la tecnica può essere applicata con successo all'uomo.
Trovare l'ago nel pagliaio
Il sangue è pieno di molecole chiamate "anticorpi", rilasciate dal sistema immunitario per difendere il corpo dalle malattie. Molte malattie autoimmuni producono anticorpi specifici di tale malattia. Tuttavia identificare nel sangue questi anticorpi specifici della malattia tra i milioni di altri anticorpi simili, eppure non specifici della malattia, è come trovare un ago in un pagliaio.
Molti degli attuali metodi diagnostici individuano gli anticorpi specifici della malattia utilizzando parte dei virus, dei batteri o dei componenti cellulari puntati dagli anticorpi nel corpo del paziente, "pescando" essenzialmente l'anticorpo con l'esca del suo specifico bersaglio. Purtroppo molti anticorpi specifici della malattia, e i loro obiettivi, non sono attualmente identificati.
Kodadek e i suoi colleghi hanno trovato un modo per aggirare questo enigma, sostituendo questi obiettivi sconosciuti che vincolano l'anticorpo con molecole biologicamente innaturali chiamate "peptoidi". I peptoidi sono molecole tipo-catena, legate a minuscole perline ed estese "legame per legame" dall'aggiunta sequenziale di piccole subunità chimiche. Usando diverse subunità e randomizzandone l'ordine, i chimici possono produrre librerie di migliaia o addirittura milioni di peptoidi diversi, in modo facile e veloce.
Da queste vaste librerie sono selezionati i peptoidi più diffusi che si legano esclusivamente agli anticorpi presenti solo nei pazienti noti per avere una determinata malattia. "Troviamo i biomarcatori di malattia in modo diverso [da chiunque altro]", spiega Kodadek. "Questo permette il rilevamento di nuovi biomarcatori della malattia". Inoltre, usando i peptoidi risultanti per "pescare" gli anticorpi specifici della malattia, il sistema consente l'individuazione di anticorpi specifici della malattia senza prima conoscere gli obiettivi naturali che vincolano gli anticorpi.
Una rivoluzione diagnostica
Con questa tecnologia, il gruppo ha identificato diversi peptoidi che si erano legati esclusivamente agli anticorpi nel siero di sangue di pazienti NMO e non di pazienti sani o con malattie simili, tra cui la sclerosi multipla, il lupus, l'Alzheimer e la narcolessia. Almeno uno dei peptoidi si è legato ad un anticorpo ben noto per essere associato alla NMO.
Lo studio si basa su una tecnologia che il gruppo ha usato con successo per individuare marcatori di malattia in modelli murini della sclerosi multipla, pubblicato nell'edizione di Gennaio 2011 della rivista Cell. "[Il nostro ultimo studio] è la prova che la nostra tecnologia funziona anche in complessi sistemi umani", dichiara Kodadek. Egli nota che il nuovo studio ha anche introdotto un progresso tecnico che aumenta l'utilità della tecnologia, migliorando significativamente il processo di selezione nella biblioteca di peptoidi.
Questa fase in precedenza prevedeva il compito faticoso, lungo e tedioso di rimuovere i peptoidi dalle perline e di applicarli su un diverso supporto solido, chiamato microarray. Invece, "questa è la prima volta che selezioniamo librerie di peptoidi direttamente sulle perline [su cui sono stati prodotti] invece di utilizzare i microarray", dice Bindu Raveendra, PhD, scienziato e primo autore dello studio con il ricercatore post-dottorato Hao Wu. "In precedenza, potevamo vagliare migliaia di peptoidi alla volta, ora siamo in grado di individuarne a milioni. Questo semplicemente non era possibile utilizzando il microarray".
Oltre a Raveendra, Hao e Kodadek, hanno colaborato allo studio Roberto Baccala e Argyrios N. Theofilopoulos dell'Immunology & Microbial Science Department del TSRI; M. Muralidhar Reddy e Jessica Schilke dell'Opko Health; e Jeffrey L. Bennett del Dipartimento di Neurologia e Oftalmologia della School of Medicine alla University of Colorado. Lo studio è stato finanziato da un contratto del National Heart, Lung, and Blood Institute allo Stanford Proteomics Center e da sovvenzioni della Guthy-Jackson Charitable Foundation e della National Multiple Sclerosis Society.
Fonte: Scripps Research Institute.
Riferimento: Bindu L. Raveendra, Hao Wu, Roberto Baccala, M. Muralidhar Reddy, Jessica Schilke, Jeffrey L. Bennett, Argyrios N. Theofilopoulos, Thomas Kodadek. Discovery of Peptoid Ligands for Anti-Aquaporin 4 Antibodies. Chemistry & Biology, 2013; 20 (3): 351 [ link ].
Pubblicato in Science Daily il 21 Marzo 2013 - Traduzione di Franco Pellizzari - Foto: ISTOCKPHOTO/PMISAK
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