Ricercatori dell'Istituto di Biotecnologia e Biomedicina (IBB), in collaborazione con scienziati dell'Università di Varsavia ha recentemente presentato un importante aggiornamento al loro metodo computazionale AGGRESCAN 3-D, focalizzato sulla facilitazione e la riduzione dei costi di sviluppo di farmaci a base di proteine ​​di nuova generazione, diminuendo la loro propensione a formare aggregati e mantenendoli stabili e attivi per un periodo di tempo più lungo.

L'aggregazione proteica è un fenomeno comune riscontrato in un'ampia gamma di patologie, dalle malattie di Parkinson e di Alzheimer ad alcuni tipi di cancro e diabete di tipo 2. Una crescente conoscenza molecolare di questo fenomeno ha portato allo sviluppo di diversi algoritmi in grado di identificare e prevedere le regioni con maggiore tendenza all'aggregazione. Tra i primi c'era AGGRESCAN, sviluppato dagli stessi ricercatori dell'IBB, che ha tenuto conto della propensione della sequenza lineare, ma non la struttura 3-D acquisita dalle proteine ​​globulari. Quattro anni fa, questo stesso team di ricercatori ha espresso l'idea di condurre previsioni su queste strutture proteiche implementando il server AGGRESCAN 3-D (A3D). Questo server offriva una precisione maggiore rispetto a quelli basati sul sequenziamento lineare per prevedere le proprietà di aggregazione delle proteine ​​globulari. Ha anche fornito nuove funzionalità, come la possibilità di modellare facilmente mutazioni patogene, o una modalità dinamica, che ha permesso di modellare la flessibilità di piccole proteine ​​per trovare regioni potenzialmente nascoste.

L'ultimo aggiornamento è stato presentato come un server web liberamente accessibile al mondo accademico, oltre a una versione desktop compatibile con Windows, MacOS e Linux. Il nuovo algoritmo supera tutte le limitazioni precedenti e amplia sostanzialmente i costi computazionali per consentire la modellazione della flessibilità delle molecole di interesse biomedico. Include anche diversi strumenti come una generazione automatica di mutazioni per facilitare la riprogettazione delle proteine ​​come anticorpi per renderle stabili e allo stesso tempo più solubili, e un'interfaccia utente migliorata con cui visualizzare i dati direttamente sul sito web.

"Con questo aggiornamento, l'A3D diventa uno dei predittori di aggregazione più completi. Il fatto che uno stesso luogo ti offra la possibilità di fare previsioni sull'aggregazione proteica, modellare la loro flessibilità, studiare le opzioni per una riprogettazione intelligente e verificare come i diversi fattori possono influenzarli, rappresenta un gigantesco passo avanti rispetto ad altri server simili, " afferma Salvador Ventura, ricercatore presso l'IBB e il Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare, nonché creatore dell'A3D. "Tra l'altro, tutto questo ci permetterà di migliorare la produzione di farmaci a base proteica, ridurre i costi di sviluppo, produzione, stoccaggio e distribuzione”.

Aggregazione proteica, un elemento chiave in biomedicina e biotecnologia

L'aggregazione proteica è passata dall'essere un'area ignorata della chimica delle proteine ​​a diventare un elemento chiave nei campi della biomedicina e della biotecnologia. "Un cattivo ripiegamento delle proteine ​​e la successiva aggregazione sono alla base di un numero crescente di disturbi umani e uno dei più importanti ostacoli alla progettazione e produzione di proteine ​​per applicazioni terapeutiche. Queste terapie, che implicano l'uso di anticorpi monoclonali, fattori di crescita e sostituzioni enzimatiche, hanno già dimostrato un'elevata precisione del targeting molecolare, e quindi il bisogno di studiarli più in profondità diventa ancora più trascendente, "Conclude Salvador Ventura.