I ricercatori della Ludwig Maximilian University hanno progettato un inibitore fotosensibile in grado di controllare la divisione cellulare e la morte cellulare e fornisce un approccio promettente per gli studi sui processi cellulari essenziali e lo sviluppo di nuove terapie tumorali.

La capacità di controllare con precisione i processi biologici e chimici è un elemento essenziale sia della ricerca di base che della medicina. La luce rappresenta uno stimolo attrattivo in questo contesto, poiché i suoi effetti possono essere accuratamente modulati sia spazialmente che temporalmente. Queste proprietà desiderabili sono la ragione per cui lo sviluppo di molecole controllabili dalla luce è diventato un obiettivo così importante per i chimici biologici. Tali strumenti promettono di dare un contributo significativo alla delucidazione delle funzioni cellulari di base, la comprensione dettagliata dei disturbi medici e la progettazione di nuove strategie terapeutiche per combatterli. Un gruppo di ricercatori guidati dalla biologa cellulare Esther Zanin presso il Biocenter della LMU, in collaborazione con il chimico Henry Dube (che si è trasferito nell'aprile di quest'anno dalla LMU all'Università di Erlangen-Nürnberg) ha ora sviluppato un inibitore chimico sensibile alla luce, che permette loro di controllare due fondamentali processi cellulari, divisione cellulare e morte cellulare, con la luce.

La divisione cellulare è un processo vitale e molto complesso. È quindi soggetto a una rigida regolamentazione per garantire che le cellule si dividano solo al momento giusto e senza errori. Le cellule difettose vengono eliminate mediante morte cellulare programmata (nota anche come "apoptosi"). Sia la corretta divisione cellulare che lo smaltimento delle cellule difettose dipendono da una macchina molecolare chiamata proteasoma, che degrada specificamente le proteine ​​cellulari che sono danneggiate o non più necessarie.

"Ora abbiamo modificato un inibitore chimico affermato e versatile del proteosoma aggiungendovi un gruppo protettivo sensibile alla luce, " dice Zanin. "Questo gruppo blocca la funzione aldeidica reattiva dell'inibitore e impedisce che si leghi al proteasoma." Al buio, l'inibitore è quindi inattivo e il proteasoma funziona normalmente. Però, l'esposizione delle cellule alla luce blu provoca il distacco del gruppo protettivo, permettendo così all'inibitore di interagire con il proteosoma e inibire la sua funzione. Poiché la radiazione di luce blu attivante può essere mirata con precisione, l'azione dell'inibitore può essere controllata in modo molto preciso. "In questo modo, siamo in grado di arrestare la divisione delle cellule tumorali in una fase specifica del processo, e per innescare l'apoptosi in modo mirato, "Spiega Zanin.

Lei e i suoi colleghi ritengono che il nuovo inibitore del proteosoma fotosensibile si rivelerà uno strumento prezioso per lo studio di un'ampia gamma di processi cellulari dinamici, ad esempio, nel contesto dello sviluppo, durante le quali cellule e tessuti subiscono cambiamenti rapidi e spesso radicali in tempi brevi e in luoghi ristretti. Inoltre, gli inibitori del proteosoma hanno applicazioni promettenti come agenti terapeutici:nel trattamento del cancro, ad esempio. "La capacità di attivare questi composti in modo specifico sia nel tempo che nello spazio potrebbe renderli più efficaci in futuro, riducendo l'incidenza di effetti collaterali, " dice Zanin. Tuttavia, raggiungere questo obiettivo richiederà ulteriore lavoro, poiché l'inibitore impiegato nel nuovo studio non è adatto per l'uso medico nella sua forma attuale.