Una complessa interazione di componenti molecolari governa quasi tutti gli aspetti delle scienze biologiche:sviluppo di un organismo sano, progressione della malattia, e l'efficacia dei farmaci dipendono tutte dal modo in cui le molecole della vita interagiscono nel corpo. Comprendere queste interazioni biomolecolari è fondamentale per la scoperta di nuovi, terapie e diagnostiche più efficaci per curare il cancro e altre malattie, ma attualmente richiede agli scienziati di avere accesso a costose ed elaborate apparecchiature di laboratorio.
Ora, un nuovo approccio sviluppato dai ricercatori del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Il Boston Children's Hospital e la Harvard Medical School promettono un modo molto più veloce ed economico per esaminare il comportamento biomolecolare, aprendo la porta agli scienziati di quasi tutti i laboratori del mondo per unirsi alla ricerca per la creazione di farmaci migliori. I risultati sono pubblicati nel numero di febbraio di Metodi della natura .
"Analisi delle interazioni biomolecolari, una pietra miliare della ricerca biomedica, è tradizionalmente realizzato utilizzando apparecchiature che possono costare centinaia di migliaia di dollari, ", ha affermato il membro della Wyss Associate Faculty Wesley P. Wong, dottorato di ricerca, autore senior dello studio. "Piuttosto che sviluppare un nuovo strumento, abbiamo creato uno strumento su scala nanometrica realizzato con filamenti di DNA in grado di rilevare e segnalare come si comportano le molecole, consentendo misurazioni biologiche da effettuare praticamente a chiunque, utilizzando solo reagenti di laboratorio comuni e poco costosi."
Wong, che è anche Assistant Professor presso la Harvard Medical School nei Dipartimenti di Biological Chemistry &Molecular Pharmacology e Pediatrics e Investigator presso il Program in Cellular and Molecular Medicine presso il Boston Children's Hospital, chiama i nuovi strumenti DNA "nanoswitch".
I nanointerruttori comprendono filamenti di DNA su cui le molecole di interesse possono essere fissate strategicamente in vari punti lungo il filamento. Interazioni tra queste molecole, come il legame riuscito di un composto farmacologico con il bersaglio previsto, come un recettore proteico su una cellula cancerosa, fa sì che la forma del filamento di DNA cambi da una forma aperta e lineare a un anello chiuso. Wong e il suo team possono facilmente separare e misurare il rapporto tra nanointerruttori di DNA aperti rispetto alle loro controparti chiuse attraverso l'elettroforesi su gel, una semplice procedura di laboratorio già in uso nella maggior parte dei laboratori, che utilizza correnti elettriche per spingere i filamenti di DNA attraverso piccoli pori in un gel, ordinandoli in base alla loro forma
"I nostri nanointerruttori del DNA riducono drasticamente le barriere per effettuare misurazioni tradizionalmente complesse, " ha detto il co-primo autore Ken Halvorsen, ex del Wyss Institute e attualmente scienziato presso l'RNA Institute dell'Università di Albany. "Tutte queste forniture sono comunemente disponibili e gli esperimenti possono essere eseguiti per pochi centesimi per campione, che è uno sbalorditivo confronto con il costo delle apparecchiature convenzionali utilizzate per testare le interazioni biomolecolari".
Per incoraggiare l'adozione di questo metodo, Wong e il suo team stanno offrendo materiali gratuiti ai colleghi che vorrebbero provare a utilizzare i loro nanointerruttori del DNA.
"Non abbiamo solo creato kit di partenza, ma abbiamo delineato un protocollo passo passo per consentire ad altri di implementare immediatamente questo metodo per la ricerca nei propri laboratori, o aule", ha detto il co-primo autore Mounir Koussa, un dottorato di ricerca candidato in neurobiologia presso la Harvard Medical School.
"Wesley e il suo team sono impegnati ad avere un impatto sul modo in cui viene svolta la ricerca biomolecolare a un livello fondamentale, come dimostrano i loro sforzi per rendere questa tecnologia accessibile ai laboratori di tutto il mondo, ", ha affermato il direttore fondatore del Wyss Institute, Donald Ingber, M.D., dottorato di ricerca, che è anche Judah Folkman Professor di Biologia Vascolare al Boston Children's Hospital e alla Harvard Medical School e professore di Bioingegneria all'Harvard SEAS. "I ricercatori biomedici di tutto il mondo possono iniziare subito a utilizzare questo nuovo metodo per studiare come i composti biologici interagiscono con i loro bersagli, utilizzando forniture comunemente disponibili a costi molto bassi."
