Un team di chimici guidato dal Prof. Albert Heck dà una nuova svolta all'analisi e alla comprensione delle molecole. Migliorando ingegnosamente le attuali apparecchiature di misurazione, il team è riuscito a intrappolare e osservare singole molecole per un periodo molto più lungo, fino a 25 secondi. Questo tempo di osservazione prolungato ha permesso loro di vedere i dettagli più fini delle molecole, migliorandone la comprensione.
L’aggiornamento della precisione è paragonabile alla misurazione di una differenza di massa di uno su un milione. Diamine lo paragona a un sacchetto di zucchero. "Questa precisione si riferisce alla capacità di riconoscere che in un sacchetto pieno di 1 chilogrammo di zucchero manca un granello di zucchero", afferma Heck.
Il team ha pubblicato oggi i risultati sulla rivista Nature Methods . Il loro massiccio miglioramento della risoluzione potrebbe favorire la fabbricazione di vaccini e vettori molecolari utilizzati nella terapia genica.
Tradizionalmente, i chimici utilizzano una tecnologia chiamata spettrometria di massa per esaminare la composizione delle molecole. Sebbene offra analisi a livelli sostanziali di dettaglio, il suo svantaggio è che esamina milioni di molecole contemporaneamente. Ciò rende difficile studiare molecole di grandi dimensioni perché un numero maggiore di molecole intrappolate interferisce tra loro.
Quindi, hanno sviluppato un nuovo metodo in base al quale solo una singola molecola viene intrappolata in un cosiddetto Orbitrap mentre ruota pesantemente. Misurando il comportamento di rotazione, sono in grado di analizzare la massa e la composizione della molecola.
Normalmente, questo metodo può registrare segnali solo per una breve durata, in genere circa 25 millisecondi. Nel loro studio, gli scienziati hanno modificato il metodo di acquisizione dei dati, consentendo loro di intrappolare e monitorare i singoli ioni mille volte più a lungo, fino a ben 25 secondi.
Per comprendere questo progresso, immagina di dondolarti su un'altalena solo per pochi secondi invece di dondolarti per un periodo prolungato. Più a lungo oscilli, più accuratamente un osservatore può misurare il tuo ritmo e dedurre caratteristiche su di te. Allo stesso modo, intrappolando gli ioni rotanti per una durata prolungata, gli scienziati possono acquisire informazioni più dettagliate sulla loro frequenza di rotazione e quindi caratterizzare meglio le molecole.
Essere in grado di misurare molecole giganti in modo così dettagliato potrebbe aprire la strada a progressi in vari campi, afferma Heck. Un esempio è la produzione di molecole terapeutiche, come i virus, utilizzate clinicamente nella terapia genica. Questi virus sono caricati con un gene umano correttamente funzionante che sostituisce i geni errati nel DNA dei pazienti affetti da una malattia genetica.
Heck afferma:"Fino ad ora, gli sviluppatori di virus per terapia genica non possono realmente verificare se un virus ospita il gene specifico che dovrebbe trasportare. Si stima che con i metodi attuali, solo l'1-2% dei virus per terapia genica prodotti sono caricato con successo con il gene desiderato. Ciò induce o che una parte sostanziale dei virus terapeutici introdotti in un paziente non avrà alcun effetto."
Se gli sviluppatori di terapie geniche riuscissero a misurare meglio la differenza tra virus “vuoti” e virus “riempiti”, potrebbero rendere le loro linee di produzione più efficienti. Heck afferma:"Se si considera che alcuni trattamenti di terapia genica costano circa 1 milione di euro per trattamento, questo miglioramento dell'efficienza potrebbe avere un impatto benefico significativo."
Ulteriori informazioni: Evolène Deslignière et al, I transitori ultralunghi migliorano la sensibilità e la risoluzione nella spettrometria di massa a ione singolo basata su Orbitrap, Metodi naturali (2024). DOI:10.1038/s41592-024-02207-8
Fornito dall'Università di Utrecht
