Gli scienziati hanno a lungo cercato di sviluppare terapie farmacologiche in grado di diagnosticare con maggiore precisione, mirare e trattare efficacemente malattie potenzialmente letali come il cancro, malattie cardiovascolari e autoimmuni. Un approccio promettente è la progettazione di nanomateriali morphable che possono circolare attraverso il corpo e fornire informazioni diagnostiche o rilasciare farmaci mirati in risposta a enzimi marcatori di malattie. Grazie a un documento recentemente pubblicato dai ricercatori dell'Advanced Science Research Center (ASRC) presso il Graduate Center della City University di New York, Brooklyn College, e Hunter College, gli scienziati ora dispongono di una guida alla progettazione che potrebbe far progredire rapidamente lo sviluppo di tali nanomateriali.

Nella carta, che appare online sulla rivista ACS Nano , i ricercatori dettagliano i risultati ampiamente applicabili del loro lavoro per caratterizzare un nanomateriale che può prevedibilmente, risponde in modo specifico e sicuro quando rileva la sovraespressione dell'enzima matrice metalloproteinasi-9 (MMP-9). MMP-9 aiuta il corpo a scomporre i materiali extracellulari non necessari, ma quando i livelli sono troppo alti, svolge un ruolo nello sviluppo del cancro e di molte altre malattie.

"Proprio adesso, non ci sono regole chiare su come ottimizzare i nanomateriali per essere reattivi all'MMP-9 in modi prevedibili, " ha detto Jiye Figlio, l'autore principale dello studio e un dottorato di ricerca del Graduate Center. studente che lavora in uno dei laboratori ASRC Nanoscience Initiative. "Il nostro lavoro delinea un approccio che utilizza brevi peptidi per creare nanostrutture sensibili agli enzimi che possono essere personalizzate per intraprendere azioni terapeutiche specifiche, come colpire solo le cellule tumorali e attivare il rilascio di farmaci nelle immediate vicinanze di queste cellule".

I ricercatori hanno progettato un peptide modulare che si assembla spontaneamente in nanostrutture, e in modo prevedibile e affidabile si trasforma o si scompone in amminoacidi quando entrano in contatto con l'enzima MMP-9. I componenti progettati includono un segmento carico della nanostruttura per facilitarne il rilevamento e l'impegno con l'enzima; un segmento scindibile della struttura in modo che possa agganciarsi all'enzima e determinare come rispondere; e un segmento idrofobo della struttura per facilitare l'autoassemblaggio della risposta terapeutica.

"Questo lavoro è un passo fondamentale verso la creazione di nuovi veicoli per la somministrazione di farmaci intelligenti e metodi diagnostici con proprietà sintonizzabili con precisione che potrebbero cambiare il volto del trattamento e della gestione delle malattie, " ha dichiarato il direttore dell'iniziativa ASRC Nanoscience Rein Ulijn, il cui laboratorio sta conducendo il lavoro. "Mentre ci siamo concentrati specificamente sulla creazione di nanomateriali in grado di rilevare e rispondere a MMP-9, i componenti della nostra guida alla progettazione possono facilitare lo sviluppo di nanomateriali che rilevano e rispondono ad altri stimoli cellulari".

Tra gli altri progressi, il lavoro del gruppo di ricerca si basa sui risultati precedenti, che ha dimostrato che i peptidi di amminoacidi possono incapsularsi e trasformarsi in depositi fibrosi di farmaci dopo l'interazione con MMP-9. Il gruppo sta collaborando con gli scienziati del Memorial Sloan Kettering e del Brooklyn College per utilizzare le loro scoperte per creare una nuova terapia contro il cancro.