Gli scienziati possono ora utilizzare la luce per attivare le funzioni delle proteine sia all’interno che all’esterno delle cellule viventi. Il nuovo metodo, chiamato SpyLigation attivata dalla luce, è in grado di attivare proteine normalmente spente per consentire ai ricercatori di studiarle e controllarle in modo più dettagliato. Questa tecnologia ha un potenziale impiego nell’ingegneria dei tessuti, nella medicina rigenerativa e nella comprensione del funzionamento del corpo. Le proteine svolgono quasi tutti i compiti più importanti della biologia, tra cui l’elaborazione del DNA, la metabolizzazione dei nutrienti e la lotta contro le infezioni. Quando, dove e come le proteine diventano attive è importante per una serie di processi biologici. Sempre più spesso gli scienziati cercano di capire se le funzioni delle proteine possono essere attivate e disattivate per trattare le malattie. “Con nuovi strumenti per il controllo della funzione delle proteine, in particolare quelli che offrono un’attivazione controllata nel tempo e nello spazio, stiamo lavorando all’ingegnerizzazione di tessuti complessi per i trapianti”, ha dichiarato l’autore Cole A. DeForest, Weyerhaeuser Endowed Associate Professor di Ingegneria Chimica presso il College of Engineering dell’Università di Washington e professore associato di bioingegneria, un dipartimento congiunto del College of Engineering e della School of Medicine dell’UW. “Poiché sono molte di più le persone che potrebbero beneficiare di un trapianto di tessuti o di organi rispetto ai donatori disponibili”, ha dichiarato, “questi metodi offrono una reale promessa per combattere la crisi della carenza di organi“.
Come riportato nella rivista Nature Chemistry, un team guidato da Emily Ruskowitz e Brizzia Munoz-Robles del DeForest Research Group ha dimostrato che i frammenti di proteine modificati chimicamente possono essere uniti in un insieme funzionale utilizzando brevi lampi di luce. Gli scienziati hanno applicato il loro nuovo metodo per controllare il bagliore di una proteina verde fluorescente derivata dal muscolo dell’anguilla giapponese. I frammenti inattivi di questa proteina sono stati mescolati e fissati in un gel simile alla gelatina. Poi sono stati usati i laser per ricombinare irreversibilmente i frammenti in proteine complete e luminose. Controllando il percorso del laser, è stato possibile formare un modello preciso di proteine incandescenti. Gli scienziati hanno inciso nel gel le immagini microscopiche di un husky, la mascotte dell’università. Hanno anche usato il laser per creare un’immagine 3D luminosa di un cane non molto più alto di un capello umano. Il team ha anche dimostrato di poter attivare le proteine all’interno delle cellule umane. Tre minuti di esposizione alla luce sono stati sufficienti per attivare proteine specifiche coinvolte nell’editing del genoma. Questo strumento potrebbe un giorno essere utilizzato per dirigere le modifiche genetiche in aree molto specifiche del corpo. Simile alla cosiddetta chimica dei click, che è stata oggetto del Premio Nobel per la Chimica 2022, la SpyLigation attivata dalla luce permette alle proteine modificate di reagire tra loro all’interno dei sistemi viventi. Tuttavia, il nuovo metodo, che va oltre gli approcci precedenti, permette di controllare con precisione quando e dove avvengono queste reazioni chimiche.
