La selezione delle molecole più efficaci per la somministrazione dei farmaci è spesso un processo per tentativi ed errori, ma gli ingegneri della Cornell stanno fornendo una certa precisione grazie a una tecnica che rivela le prestazioni di quelle molecole all'interno delle cellule viventi.

I sistemi di somministrazione dei farmaci controllano il tempo e il luogo in cui le terapie vengono rilasciate all'interno del corpo. Un componente essenziale di molti sistemi di somministrazione di farmaci è la molecola che collega un anticorpo, che cerca un bersaglio come le cellule cancerose, a un farmaco progettato per distruggere il bersaglio. Il linker non deve solo mantenere il farmaco legato all'anticorpo mentre viaggia verso una cellula bersaglio, deve rilasciare correttamente il farmaco all'interno della cellula, nel posto giusto al momento giusto.

Gli ingegneri biomolecolari raccolgono indizi sull'efficacia dei linker testandoli in ambienti privi di cellule:modelli di fluidi che non contengono tutte le interazioni complesse che si trovano tipicamente nell'insieme, cellule viventi. Sono più facili da studiare, ma non sono sempre così precisi, che potrebbe portare al fallimento del linker nei test successivi.

Un team di ricerca guidato da Chris Alabi, professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare, ha sviluppato un metodo che impiega sonde fluorescenti per vedere e misurare la velocità con cui i linker rilasciano con successo farmaci nelle cellule viventi. La ricerca, "I coniugati di anticorpi reattivi consentono la determinazione quantitativa del tasso di degradazione del legame intracellulare, " pubblicato l'8 ottobre sulla rivista Biologia chimica cellulare .

"Proprio adesso, le aziende farmaceutiche producono un sacco di linker e poi vedono quale funziona meglio per una particolare applicazione dovendo testare ciascuno di essi. È un approccio da fucile, " Disse Alabi. "Con la nostra tecnica, ora possono prendere una decisione informata basata sui numeri intracellulari effettivi, prima che mettano insieme il sistema antidroga".

Le sonde sono costituite da due coloranti fluorescenti che si rendono invisibili l'un l'altro quando sono legati insieme all'anticorpo come parte del sistema di somministrazione. Quando il linker si rompe e scioglie i coloranti, diventano visibili al microscopio, segnalando che il farmaco è stato rilasciato all'interno della cellula.

Queste sonde sono state sviluppate nel laboratorio di Alabi e offrono agli ingegneri un modo accurato per misurare la velocità con cui il legame chimico di un linker si rompe dal sistema di somministrazione mentre si trova all'interno della cella.

"Una volta che sappiamo qual è la tempistica per i diversi legami linker e processi cellulari, allora possiamo dire, 'OK, per il farmaco A collegato all'anticorpo B, questo è quanto tempo ci vorrà, quindi se vogliamo curare la malattia C, dovremmo usare questo linker, '", ha detto Alabi.

Per dimostrare la sonda, Alabi e il suo team hanno progettato un costrutto di anticorpi con un linker disolfuro noto per funzionare bene all'interno della proteina HER2, un obiettivo molto apprezzato per il trattamento del cancro al seno. Una volta che il sistema di rilascio ha raggiunto la proteina, il team è stato in grado di misurare in modo affidabile i processi intracellulari, come la cinetica e l'emivita del legante disolfuro.

"Per gli ingegneri biomolecolari e le aziende che hanno in mente un obiettivo, possiamo... rendere il processo di scoperta del farmaco molto più veloce perché ora sappiamo qualcosa su quanto tempo ci vorrà per rilasciare il farmaco, " disse Alabi, che spera di dimostrare ulteriormente la tecnica attraverso partnership con aziende farmaceutiche.

Le sonde possono essere utilizzate anche dai biologi chimici per saperne di più sui processi intracellulari, come gli agenti specifici responsabili della scissione dei linker, ha detto Alabi.