Genomica tradizionale, proteomica e altri metodi di screening attualmente utilizzati per caratterizzare i meccanismi dei farmaci richiedono molto tempo e richiedono attrezzature speciali, ma ora i ricercatori guidati dal chimico Vincent Rotello dell'Università del Massachusetts Amherst offrono un metodo di rilevamento multicanale che utilizza nanoparticelle d'oro in grado di profilare accuratamente vari farmaci antitumorali e i loro meccanismi in pochi minuti.

Come Rotello e il suo dottorando Le Ngoc, uno degli autori principali, spiegare, per scoprire un nuovo farmaco per qualsiasi malattia, i ricercatori devono esaminare miliardi di composti, che possono richiedere mesi. Una delle chiavi aggiuntive per portare un nuovo farmaco sul mercato, aggiungono, è identificare come funziona, suo meccanismo chimico. "Una rapida determinazione del meccanismo dei farmaci semplificherebbe notevolmente il processo di scoperta dei farmaci, aprendo la pipeline di nuove terapie, " dice Ngo.

lei aggiunge, "I farmaci con meccanismi diversi causano cambiamenti nella superficie delle cellule che possono essere letti utilizzando il nuovo sistema di sensori. Abbiamo scoperto che ogni meccanismo del farmaco ha generato un modello unico, e abbiamo usato queste differenze di superficie cellulare per profilare rapidamente diversi meccanismi farmacologici." I dettagli di questo lavoro appaiono nell'attuale numero di Nanotecnologia della natura .

Per accelerare lo screening dei farmaci, il gruppo di ricerca, che oltre ai chimici include uno scienziato cognitivo UMass Amherst e uno scienziato dei materiali dell'Imperial College, Londra, sviluppato un nuovo, approccio basato sulla firma che utilizza un sistema di sensori di nanoparticelle d'oro e tre proteine ​​etichettate in modo diverso per colore:blu, verde e rosso. L'utilizzo di una nanoparticella ingegnerizzata e tre proteine ​​fluorescenti fornisce "un sensore a tre canali che può essere addestrato per rilevare sottili cambiamenti nelle proprietà della superficie cellulare, " notano gli autori.

I cambiamenti della superficie cellulare indotti da farmaci innescano diversi set di proteine ​​fluorescenti per attivarsi insieme, offrendo modelli che identificano specifici meccanismi di morte cellulare. Il nuovo nanosensore è generalizzabile a diversi tipi di cellule e non richiede fasi di elaborazione prima dell'analisi. Così, offre un semplice, modo efficace per accelerare la ricerca nella scoperta di farmaci, tossicologia e rilevamento cellulare, aggiungono i ricercatori.

Oggi esistono alcuni screening farmacologici basati su firme che utilizzano biomarcatori tradizionali, ma richiede un'elaborazione in più fasi delle celle e attrezzature speciali, limitandone l'utilità sottolineano gli autori. Con il loro tre canali, piattaforma del sensore di nanoparticelle d'oro, Rotello e colleghi risolvono queste sfide e migliorano la precisione. Ulteriore, dicono, "l'output ricco di informazioni consente la determinazione di un meccanismo chemioterapico da una singola misurazione, fornendo risposte molto più rapidamente (in minuti) rispetto ai metodi attuali, utilizzando la normale strumentazione di laboratorio."

Questa invenzione potrebbe avere un impatto potenziale sostanziale sulla pipeline di scoperta di farmaci, dice Ngoc. "Il sensore non è solo in grado di profilare i meccanismi dei singoli farmaci, ma anche di determinare i meccanismi delle miscele di farmaci, questo è, "cocktail" di farmaci che sono uno strumento emergente con molte terapie, "aggiunge.

Rotello sottolinea, "Anche se abbiamo una discreta conoscenza dei singoli farmaci, abbiamo ancora molto da imparare sui meccanismi delle terapie combinate. Oltre allo screening farmacologico, la semplicità e la velocità di questa tecnologia abilitante mantiene la promessa di accelerare notevolmente la ricerca di trattamenti efficaci contro il cancro, e fornisce un passo avanti in settori quali la tossicologia, dove occorre valutare la sicurezza di migliaia di sostanze chimiche non classificate.

I ricercatori sottolineano che il loro nuovo sistema di sensori offre "una potenziale via da seguire per la tossicologia, fornendo un metodo praticabile per classificare le decine di migliaia di sostanze chimiche commerciali per le quali non sono disponibili dati".