Con sede presso l'Istituto di Chimica dell'Accademia slovacca delle scienze, La ricerca di Ján Tkáč combina la glicomica – lo studio degli zuccheri negli organismi – con sensori a biochip basati su nanoparticelle e nanotubi. La complessità delle molecole di zucchero, lui dice, ha finora frenato lo sviluppo della glicomica, ma oggi è uno dei campi scientifici in più rapido sviluppo.

"Questa è una ricerca vitale in quanto vi sono prove crescenti dell'importanza dei glicani in molti aspetti della fisiologia e della patologia cellulare, " spiega il dott. Tkáč. "Qui all'Istituto siamo stati molto soddisfatti del premio ERC perché, dopo aver accolto con favore gli investimenti dell'UE per le infrastrutture, questa borsa di studio quinquennale per la ricerca innovativa ci dà la stabilità a lungo termine di cui abbiamo bisogno per sviluppare il nostro team di giovani ricercatori e raggiungere la vera eccellenza nella glicomica". Il dottor Tkáč attualmente impiega quattro dottorandi e un post-dottorato nel suo team di ricerca con il sostegno della sua borsa di studio ERC.

Biochip per l'allerta precoce

Nel progetto ELENA, Il team di Ján Tkáč sta sviluppando biochip innovativi in ​​grado di rilevare i cambiamenti nella "glicosilazione", di glicani legati a una proteina o ad altre molecole organiche, e che possono indicare malattie come il cancro. Un tipico biochip ELENA inizia con un substrato di vetro placcato in oro. Le nanoparticelle vengono quindi depositate sulla superficie dell'oro, seguito da uno strato di lectina (una proteina che riconosce i glicani). Finalmente, uno strato di glicoproteina si deposita sulla lectina dopo l'incubazione con un campione. Le interazioni tra gli strati di lectina e glicoproteina possono quindi essere rilevate dai cambiamenti nella resistività elettrica dell'assemblaggio del biochip. "L'importanza delle nanoparticelle è la loro dimensione, " spiega il dottor Tkáč, "sono abbastanza piccoli da permetterci di studiare le interazioni a livello cellulare e molecolare e offrono limiti di rilevamento notevolmente migliorati".

"Infatti, I primi nano-biochip di ELENA si stanno dimostrando più sensibili di fattori che vanno da 1 milione a un miliardo rispetto ai biochip fluorescenti all'avanguardia. Possiamo prendere malattie prima, con la possibilità di trattarli in modo più efficace in futuro, " dice. "E l'alta sensibilità significa che i biochip possono essere piccoli, che apre possibilità per misurazioni in vivo, con la prospettiva di inserire il biochip nel paziente. Questa tecnologia offre molto nella lotta contro le malattie che si mascherano bene, come varie forme di cancro, rendendo difficile per le cellule del nostro corpo rilevarlo e combatterlo".

Oltre che più veloce, rilevamento più sensibile, ELENA mira anche a nano-biochip più accurati. Gli attuali metodi di laboratorio utilizzano "etichette" per aiutare a rilevare le interazioni, come i coloranti fluorescenti. Ma tali "etichette" possono influenzare l'ambiente locale e le proprietà delle molecole di proteine ​​e glicani, portando in alcuni casi a risultati falsi. "Tracciando le interazioni misurando i cambiamenti nella resistività elettrica, la nostra tecnologia è "senza etichetta". Così possiamo preservare un modo di interazione molto più naturale, più vicino a quello dell'organismo, che renderà le nostre misurazioni e diagnosi non solo più veloci e sensibili, ma anche più accurate, " spiega il dottor Tkáč.

Per quanto riguarda l'ambiente di ricerca in Slovacchia, sta migliorando grazie alla presenza di infrastrutture di livello mondiale, lui dice, e crede che questo, in combinazione con le sovvenzioni ERC, può ridurre la fuga di cervelli e attirare persone altamente qualificate a fare scienza in Slovacchia.