Spazio e Scienze

Farmaci su misura grazie ai “computer” del DNA

I ricercatori della Eindhoven University of Technology (TU/e) hanno pubblicato sulla rivista Nature Communications un nuovo metodo per controllare la somministrazione di farmaci nel sangue impiegando la computazione molecolare basata sul DNA. L'ingegnere biomedico Maarten Merkx a capo del gruppo di ricerca ha spiegato che la tecnica si basa sul rilevamento di diversi anticorpi nel sangue, quindi passa per l'elaborazione dei dati e l'input per la somministrazione conseguente dei farmaci.

Depositphotos 63225461 l 2015 © ktsdesign
Foto: © ktsdesign / Depositphotos

Usando la stessa analogia impiegata dai ricercatori, pensate a un sistema di sicurezza che apre la porta d'ingresso solo alle persone autorizzate che vi si trovano di fronte: se la fotocamera riconosce la persona la porta si sblocca, altrimenti resta bloccata. "La ricerca nell'ambito dei test diagnostici tende a concentrarsi sul 'riconoscimento', ma ciò che rende speciale di questo sistema è che si può collegare l'azionamento con la consegna del farmaco" spiega Merkx.

Stiamo parlando di un passo importantissimo verso lo sviluppo di farmaci "intelligenti", impiegati in diverse patologie – fra cui per esempio i reumatismi e la malattia di Crohn – in biologia sintetica, biomedicina e diagnostica molecolare. Quello che si otterrebbe, oltre a un costo inferiore delle cure, sarebbe un minor numero di effetti collaterali perché i farmaci verrebbero somministrati solo quando effettivamente l'organismo ne necessita.

Per ottenere questo risultato è necessaria una 'intelligenza', che in questo caso è ricoperta dalla computazione molecolare basata sul DNA, il nostro vettore di informazioni genetiche, che è anche particolarmente adatto per l'esecuzione di calcoli molecolari. La sequenza all'interno di una molecola di DNA infatti determina l'interazione con le altre molecole di DNA, permettendo a un ricercatore di programmare azioni conseguenti.

csm DNA computing 0cb1366e62
Crediti: ICMS Animation Studio

Finora le applicazioni biomediche sono state limitate a causa dell'elaborazione, ristretta tipicamente con altre molecole di DNA e RNA. Invece per determinare se un paziente ha una particolare malattia è essenziale misurare la concentrazione di anticorpi specifici, ossia degli agenti che il nostro sistema immunitario produce quando siamo malati. Merkx e i suoi colleghi sono stati i primi ad essere riusciti a collegare la presenza di determinati anticorpi a un sistema di elaborazione del DNA.

Questo ha portato alla capacità di tradurre la presenza di ciascun anticorpo in un segnale che il "computer" può elaborare per decidere se sia necessaria la somministrazione di farmaci. "La presenza di una particolare molecola di DNA mette in moto una serie di reazioni che permette al computer di eseguire vari programmi", spiega il dottorando Wouter Engelen. "I risultati mostrano che possiamo usare il computer per controllare l'attività degli enzimi, e pensiamo che dovrebbe anche essere possibile controllare l'attività di un anticorpo terapeutico."