Gli zuccheri come i polisaccaridi si trovano ovunque in natura e si ritiene siano essenziali per il sorgere della vita. Negli umani, ricoprono la superficie di tutte le cellule e la famiglia di polisaccaridi detti GAG (glicosaminoglicani) è particolarmente abbondante e difficile da analizzare.

I GAG del tipo eparan solfato svolgono un ruolo chiave nella regolazione di molte funzioni biologiche, compresa l'infiammazione, neurodegenerazione e metastasi tumorali. Infatti, un tipo speciale di eparan solfato chiamato eparina è attualmente uno dei farmaci più utilizzati nella clinica dove viene utilizzato per prevenire la coagulazione. I ricercatori stanno quindi cercando intensamente di mappare le strutture dettagliate degli eparan solfati e collegarle alle loro funzioni biologiche.

Finora, solo poche strutture sono state identificate con successo, ma potrebbe essere sul punto di cambiare. In un nuovo studio in Comunicazioni sulla natura dal Centro danese della Fondazione Nazionale di Ricerca per la Glicomica presso il Dipartimento di Medicina Cellulare e Molecolare, Università di Copenaghen, Rebecca Miller e il suo team hanno inventato un nuovo metodo che aumenterà la mappatura di queste strutture.

"La determinazione delle strutture è una domanda chiave nella ricerca sugli zuccheri. Se conosciamo la struttura, possiamo determinare quali sono i segnali per specifiche funzioni biologiche e considerare potenziali modi per sfruttarli nello sviluppo di terapie. Questo è estremamente importante e clinicamente rilevante, come dimostrato dalle eparine anticoagulanti ampiamente utilizzate, e la potenziale applicazione di nuovi farmaci a base di eparina per più malattie in futuro, "dice la dottoressa Rebecca Louise Miller, autore corrispondente del nuovo studio e Assistant Professor presso il Copenhagen Center for Glycomics.

Una nuova tecnologia e nuovi finanziamenti UE

Il nuovo metodo dei ricercatori si chiama "Sequenziamento di spettrometria di massa per mobilità ionica Shotgun" o SIMMS2. La tecnica si basa sulla spettrometria di massa avanzata per rompere le strutture dello zucchero in frammenti più piccoli, separarli, e le impronte digitali rispetto agli standard noti. Il riassemblaggio virtuale dei pezzi di zucchero in un'immagine dello zucchero originale come un grande puzzle—solo infinitamente più complicato—può per la prima volta determinare sequenze più grandi di polisaccaridi che sono abbastanza grandi da catturare gli spunti che dirigono funzioni come l'anticoagulazione.

"La strumentazione alla base di questo nuovo metodo è stata inventata dalla società Waters Ltd nel 2006 ed è a disposizione di molte aziende farmaceutiche e ricercatori. Ciò significa che il metodo potrebbe essere facilmente implementato e ampiamente utilizzato per la scoperta di farmaci da molti gruppi di ricerca in un breve periodo di tempo. tempo, "dice il professor Jeremy Turnbull, Università di Liverpool e Copenhagen Centre for Glycomics, coautore dello studio.

Il team GAG del Copenhagen Center of Glycomics ha recentemente segnalato il primo metodo basato su cellule (GAGOme) per produrre tutte le varianti di GAG per la scoperta di funzioni e lo sviluppo di terapie (Chen et al, Metodi della natura 2018), e questo sarà combinato con il nuovo metodo per il sequenziamento delle strutture GAG. La speranza è di dare seguito a molti promettenti effetti terapeutici delle eparine nel cancro e nelle malattie neurogenerative e aprire la strada al nuovo uso dei GAG in medicina.

Per continuare lo sviluppo del metodo SIMMS e aprire la strada al nuovo uso dei GAG in medicina, Miller e Turnbull hanno recentemente ricevuto una sovvenzione dell'UE del valore di 3,8 milioni di euro a un consorzio che comprende anche ricercatori della Freie Universität Berlin, Università di Utrecht, Università di Liverpool e Karolinska Institutet di Stoccolma. Applicheranno anche il metodo per comprendere i segnali strutturali dell'eparan solfato che regolano le cellule staminali per generare neuroni specializzati per il trattamento del morbo di Parkinson.