I ricercatori RIKEN hanno sviluppato un metodo promettente per somministrare un farmaco alle cellule tumorali senza intaccare i tessuti circostanti, coinvolgendo una combinazione intelligente di un metalloenzima artificiale che protegge un catalizzatore metallico, e una catena di zucchero che guida il metalloenzima verso le cellule desiderate.
Nel campo della chimica sintetica organica, molti catalizzatori metallici sono stati sviluppati con la capacità di sintetizzare molecole come farmaci e materiali funzionali. Recentemente, i ricercatori hanno iniziato a concentrarsi sulle reazioni chimiche nei corpi viventi catalizzate dai metalli di transizione, elementi appartenenti ai gruppi da tre a 11 della tavola periodica. Però, hanno incontrato difficoltà:i catalizzatori di metalli di transizione sono facilmente spenti, il che significa che sono inattivati da sostanze come gli antiossidanti, quindi è stato difficile convincerli a eseguire reazioni chimiche in organismi reali.
Il team di ricerca internazionale che comprende il capo scienziato Katsunori Tanaka del RIKEN Cluster for Pioneering Research e il RIKEN Baton Zone Program e il ricercatore post dottorato speciale Kenward Vong hanno sviluppato un metalloenzima artificiale che contiene uno ione metallico ed è in grado di salvare lo ione dall'estinzione, permettendo che la reazione chimica avvenga in vivo. Lo ione metallico in questo caso era rutenio, che catalizza un "pro-droga" in umbelliprenina, un composto di origine vegetale noto per avere attività antitumorale. Ulteriore, attaccando un "tag di consegna" dello zucchero alla superficie del metalloenzima artificiale, sono stati in grado di indirizzarlo specificamente alle cellule tumorali dove era necessario il farmaco.
Per eseguire il lavoro, il gruppo ha lavorato con una proteina chiamata albumina sierica umana, che è abbondante nel corpo umano. I ricercatori hanno introdotto un catalizzatore di rutenio nella "tasca" idrofoba all'interno della proteina. Hanno scoperto che in vitro, il rutenio era in grado di effettuare reazioni chimiche. "Siamo rimasti piacevolmente sorpresi dal fatto che il nostro metalloenzima di nuova concezione abbia funzionato bene in presenza di glutatione, un antiossidante che è abbondante nelle cellule reali e può inattivare il rutenio. Questo ci ha detto che il catalizzatore di rutenio è ben protetto dai componenti idrofili come il glutatione nella tasca idrofoba della molecola di albumina, mentre i composti idrofobici possono entrare in contatto con il catalizzatore all'interno della tasca e subire catalisi, "dice Tanaka, che guidava il gruppo.
Dopo aver determinato che la catalisi avrebbe funzionato, i ricercatori hanno modificato la superficie dell'albumina, attaccando catene di zucchero che gli permettevano di essere trasportato a specifiche cellule di interesse. Le cellule bersaglio sono riconosciute dal modello delle catene di zucchero. Facendo questo, hanno consegnato con successo il catalizzatore alle cellule tumorali, e lo usò per produrre umbelliprenina, che hanno determinato avevano effettivamente effetti citotossici sulle cellule tumorali.
"Abbiamo confermato che il metodo che abbiamo sviluppato può essere applicato a reazioni catalizzate da metalli utilizzando altri catalizzatori come l'oro, e il metalloenzima artificiale potrebbe essere generalmente utilizzato in vivo, " aggiunge Tanaka. "Se la catalisi dei metalli di transizione può essere eseguita su organi specifici o cellule malate del corpo, ci permetterà di sintetizzare rapidamente e stabilmente i farmaci lì, minimizzando gli effetti collaterali. I nostri risultati potrebbero diventare una chiave nella lotta contro tali malattie. Per di più, possiamo considerare l'utilizzo di altri composti naturali, che mostrano una forte attività antitumorale ma non sono stati finora utilizzati. Abbiamo aperto le porte a una nuova era in cui possiamo sintetizzare e attivare composti chimici naturali in organismi reali".
Lo studio è riportato in Catalisi della natura .
