Una cellula vivente è costruita con barriere per tenere le cose fuori - e i ricercatori sono costantemente alla ricerca di modi per contrabbandare molecole. Il professor Giovanni Maglia (Biochimica, Biologia Molecolare e Strutturale, KU Leuven) e il suo team hanno progettato un nanoporo biologico che agisce come una porta girevole selettiva attraverso la membrana lipidica di una cellula. Il nanoporo potrebbe essere potenzialmente utilizzato nella terapia genica e nella somministrazione mirata di farmaci.

Tutte le cellule viventi sono racchiuse da una membrana lipidica che separa l'interno della cellula dall'ambiente esterno. L'afflusso di molecole attraverso la membrana cellulare è strettamente regolato da proteine ​​di membrana che fungono da porte specifiche per il traffico di ioni e nutrienti. Le proteine ​​di membrana possono anche essere usate dalle cellule come armi. Tali proteine ​​attaccano una cellula facendo buchi – nanopori – nelle membrane cellulari “nemiche”. Ioni e molecole fuoriescono dai fori, eventualmente causando la morte cellulare.

I ricercatori stanno ora cercando di utilizzare i nanopori per contrabbandare DNA o proteine ​​attraverso le membrane. Una volta dentro una cella, la molecola del DNA potrebbe riprogrammare la cellula per una particolare azione. Il professor Maglia spiega:"Ora siamo in grado di ingegnerizzare nanopori biologici, ma la parte difficile è controllare con precisione il passaggio delle molecole attraverso le porte dei nanopori. Non vogliamo che il nanoporo lasci entrare tutto. Piuttosto, vogliamo limitare l'ingresso a specifiche informazioni genetiche in cellule specifiche".

porta girevole

Il professor Maglia e il suo team sono riusciti a progettare un nanoporo che funziona come una porta girevole per le molecole di DNA. "Abbiamo introdotto una porta girevole selettiva del DNA in cima al nanoporo. Specifiche chiavi del DNA in soluzione si ibridano alla porta del DNA e vengono trasportate attraverso il nanoporo. Una seconda chiave del DNA sull'altro lato del nanoporo rilascia quindi le informazioni genetiche desiderate. A un nuovo ciclo può quindi iniziare con un altro pezzo di DNA, purché abbia la chiave corretta.In questo modo, il nanoporo funge contemporaneamente da filtro e da nastro trasportatore."

"In altre parole, abbiamo progettato un sistema di trasporto selettivo che può essere utilizzato in futuro per fornire farmaci nella cellula. Questo potrebbe essere di particolare utilità nella terapia genica, che comporta l'introduzione di materiale genetico nelle cellule degenerate al fine di disabilitarle o riprogrammarle. Potrebbe anche essere utilizzato nella somministrazione mirata di farmaci, che comporta la somministrazione di farmaci direttamente nella cellula. Le possibilità sono promettenti".

I risultati dei ricercatori sono stati pubblicati in una recente edizione di Comunicazioni sulla natura .