I ricercatori del Precision Health Program della Michigan State University hanno contribuito a sviluppare un nuovo affascinante metodo per rilevare la densità delle proteine ​​nel sangue, un metodo che potrebbe migliorare notevolmente la velocità con cui le malattie vengono rilevate e diagnosticate.

Il metodo, chiamata "levitazione magnetica, " o MagLev, era stato precedentemente utilizzato per separare diversi tipi di particelle in soluzioni, disponendoli in gruppi in base alle loro densità relative piuttosto che al peso. Ora, due nuovi studi di Morteza Mahmoudi di Precision Health, professore assistente, e Ali Akbar Ashkarran, ricerca associata, illustrare come il metodo può essere applicato anche al plasma sanguigno umano, il componente liquido del sangue. Il plasma contiene molti tipi di proteine ​​che svolgono una moltitudine di funzioni nel corpo.

"Quando mettiamo qualcosa nel liquido, si separa in sedimento in peso, Mahmoudi ha detto. "Ma un'altra forza, la forza magnetica , può annullare il peso e far levitare le proteine. Questo ci permette di definire in modo molto più preciso la densità delle proteine ​​in soluzione".

Essere in grado di misurare con precisione la densità delle proteine ​​nel corpo è importante poiché le proteine ​​svolgono ruoli importanti sia negli stati di salute che in quelli patologici. Per esempio, le lipoproteine ​​trasportano i grassi alle cellule, le proteine ​​anticorpali svolgono un ruolo nell'immunità e le proteine ​​della coagulazione aiutano la coagulazione del sangue. I metodi attuali per misurare la densità delle proteine ​​nel liquido sono inaffidabili e spesso distruggono le proprietà fondamentali delle proteine.

Nel primo studio, pubblicato in Chimica analitica , il team ha applicato la tecnica MagLev in un piccolo tubo contenente nanoparticelle magnetiche in cui erano state introdotte proteine ​​plasmatiche. Nell'arco di tre ore, il team ha osservato l'emergere di una serie di bande distinte che rappresentano varie forme di proteine.

"Le proteine ​​hanno creato forme specifiche quando sono state levitate, " Ha detto Mahmoudi. "Sembra una 'faccina sorridente' di strati."

Misurando la densità delle bande, la squadra è arrivata a due risultati degni di nota. La prima era che non vi era alcuna correlazione tra la densità di una proteina e il suo peso molecolare, che è stata una sorpresa poiché va contro il pensiero convenzionale. L'altro era che la densità media delle proteine ​​era molto più bassa di quanto suggerito da studi precedenti.

Il meccanismo con cui le proteine ​​si separano in strati per densità non è del tutto chiaro, ma può essere dovuto a differenze strutturali e/o interazioni proteina-proteina.

"I risultati sono di importanza cruciale, poiché la densità proteica viene utilizzata per definire le proprietà fisiche delle proteine, comprese le loro strutture 3D, " Ha detto Mahmoudi. "Inoltre, l'accurata densità delle proteine ​​ci consente di progettare agenti terapeutici più sicuri ed efficienti, come la nanomedicina».

Così, il metodo MagLev non è solo uno strumento di ricerca divertente, ma ha interessanti implicazioni cliniche. La particolare "firma" delle proteine ​​plasmatiche di un individuo potrebbe dire a un medico molto sullo stato di salute di un paziente.

Infatti, questo è ciò che Mahmoudi e Ashkarran hanno esposto nel secondo studio, pubblicato in Materiali sanitari avanzati . Hanno testato clinicamente il metodo MagLev confrontando il plasma di persone sane con quello di persone che abusano di oppiacei. Dall'analisi delle immagini, hanno trovato differenze distinte e affidabili nello spettro delle proteine ​​plasmatiche di individui sani e di coloro che abusano di oppiacei.

Ad esempio, i donatori che abusavano di oppiacei avevano livelli più elevati di alcune varianti di emoglobina, una scoperta che corrisponde alla letteratura precedente che indica livelli più elevati di emoglobina nel sangue e nel cervello delle persone.

Il metodo è particolarmente promettente per la diagnostica, un processo potenzialmente lungo che può ritardare il trattamento. Mahmoudi ha affermato che lui e il suo team stanno attualmente lavorando sull'utilizzo di MagLev per identificare altri tipi di malattie croniche, come la sclerosi multipla e il cancro, dove una diagnosi accurata è fondamentale e in molti casi salvavita.

"Ci sono quattro sottotipi di SM, ma la diagnosi è attualmente basata sul comportamento del paziente, sintomi, e la sua risposta al trattamento, "Mahmoudi ha detto. "Non esiste un biomarcatore o un test MRI per diagnosticare i diversi sottotipi nelle fasi iniziali. La diagnosi corretta del tipo di SM è fondamentale, poiché determina quale tipo di trattamento è appropriato. Speriamo che questo metodo MagLev dia ai medici una tecnica per definire i sottotipi".

Il team sta anche valutando se MagLev può essere utilizzato nella diagnosi del cancro, dove la diagnosi precoce può influenzare i tassi di sopravvivenza.

"Se possiamo usare la tecnica per rilevare il cancro prima, molti più tumori potrebbero essere trattati con successo, " Ha detto Mahmoudi. "Gli studi dimostrano che molti tipi di cancro possono essere curati se vengono rilevati nelle fasi iniziali. Il vero problema è il rilevamento tardivo".