I ricercatori della Tohoku University hanno migliorato i metodi attualmente disponibili per lo screening dei farmaci per gli effetti collaterali legati al cuore.

Il metodo prevede la fabbricazione di un minuscolo foro in un chip di silicio su cui le membrane lipidiche, simili a quelli che circondano le cellule, sono incoraggiati a crescere. Un canale ionico viene quindi sintetizzato separatamente e inserito nella membrana durante la centrifugazione.

I canali ionici sono pori costituiti da proteine ​​presenti in alcune membrane cellulari, come nelle cellule del muscolo cardiaco. Si aprono e si chiudono per consentire il passaggio degli ioni, creare un segnale elettrico. Alcuni farmaci hanno effetti collaterali agendo su questi canali ionici. L'antistaminico astemizolo, Per esempio, che è stato ora ritirato dal mercato statunitense, può chiudere un canale di ioni potassio coinvolto nella regolazione del battito cardiaco. Prenderlo potrebbe portare a palpitazioni irregolari.

Gli scienziati hanno studiato i modi per esaminare i farmaci per gli effetti collaterali sui canali ionici. I metodi attualmente disponibili sono imperfetti. In un metodo, le cellule staminali sono dirette a trasformarsi in cellule del muscolo cardiaco che hanno il tipo specifico di canale ionico preso di mira per i test antidroga. Questo metodo, però, è noioso e può richiedere fino a 90 giorni di preparazione. Altro, metodi meno dispendiosi in termini di tempo comportano l'inserimento di canali ionici in membrane lipidiche formate artificialmente che coprono un piccolo foro realizzato in un chip di dimensioni micro o nanometriche. Ma i metodi attuali portano alla formazione di membrane instabili, riducendo la loro efficienza durante gli esperimenti.

La professoressa Ayumi Hirano-Iwata dell'Istituto avanzato di ricerca sui materiali dell'Università di Tohoku e il suo team hanno fabbricato tre chip di silicio con fori di forma diversa e hanno confrontato la loro capacità di ospitare membrane lipidiche contenenti canali ionici.

Ogni chip era costituito da uno spesso strato di silicio ricoperto da un sottile strato di nitruro di silicio, seguito da un sottile strato di ossido di silicio. In una serie di passaggi, la parte centrale del chip è stata asportata per creare un minuscolo foro. La forma del foro variava leggermente a seconda del tipo di acido utilizzato per sciogliere il materiale. Il team ha scoperto che il foro che forniva la maggiore stabilità alla formazione delle membrane lipidiche su di esso aveva un bordo che si assottigliava gradualmente. Una percentuale maggiore di membrane è rimasta attaccata al bordo rastremato durante la centrifugazione (45 percento) e quando sono state applicate piccole forze (75 percento), rispetto a quelli attaccati agli altri due fori (da 0 per cento a 20 per cento).

Il team ha aggiunto un canale ionico del muscolo cardiaco sintetizzato senza cellule, chiamato hERG, alle membrane per centrifugazione. Sono riusciti a rilevare le correnti elettriche dai canali e a bloccare le correnti somministrando il farmaco astemizolo, che ha un effetto avverso ben riconosciuto sui canali hERG nel cuore.

Il loro approccio ha il potenziale "per servire come una nuova piattaforma di screening per valutare i potenziali rischi degli effetti collaterali dei farmaci che agiscono sui canali hERG dei pazienti, " concludono i ricercatori nel loro studio pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici .