Ecco il naso speciale che "sente" l'aria tossica, la scoperta che può cambiare la nostra vita

Immaginate uno strumento che possa emettere una luce fosforescente se trova nell'aria sostanze tossiche ma anche oppiacei o altre droghe: è ciò a cui hanno mirato i biochimici dell'Università del Wisconsin-Madison che hanno sviluppato un nuovo strumento che potrebbe consentire ai soccorritori, ai gruppi di monitoraggio ambientale o persino a ciascuno di noi di rilevare rapidamente sostanze nocive e rilevanti per la salute nei nostri corpi e nell'ambiente. Gli studiosi hanno dato conto della loro scoperta su Nature Communications.

Come funziona il naso rilevatore

Alcune piccole molecole che interagiscono con le proteine possono avviare, migliorare e inibire i processi biologici vitali. Alcune di queste, come le vitamine o gli ormoni, sono collegate alla nostra salute. Altre, come gli oppioidi, sono tossiche e sapere se sono presenti nell'organismo di un paziente può essere essenziale per un trattamento medico di emergenza. La presenza di alcune piccole molecole può persino indicare la presenza di inquinanti e tossine ambientali, come i metalli nell'acqua che beviamo. Rilevare piccole molecole in un campione spesso comporta costosi e lunghi test di laboratorio. In caso di emergenza, come un'overdose di farmaci, questi tempi possono risultare fatali. Un kit di test in loco che identifichi rapidamente e a basso costo la presenza di specifiche piccole molecole potrebbe migliorare la medicina di primo intervento e di emergenza, il monitoraggio sanitario a domicilio e il rilevamento di tossine ambientali. "Le piccole molecole sono diffuse in tutta la biologia", afferma Vatsan Raman,professore di biochimica presso l'UW-Madison. "La natura è davvero brava a creare proteine che si legano a piccole molecole con una specificita' incredibile. La domanda per noi era: possiamo riprogettare le proteine della natura per legarle a qualsiasi piccola molecola che siamo interessati a rilevare".

Per rispondere a questa domanda i ricercatori del laboratorio di Raman hanno sviluppato Sensor-seq, un sistema che si basa sull'esame di decine di migliaia di mutazioni proteiche create in laboratorio, volto a identificare quali si legano a una molecola in particolare. Una volta individuata la proteina adatta questa viene modificata per agire in Sensor-seq come un interruttore, attivando un segnale visivo (ad esempio, un bagliore verde), che indica che la molecola ricercata è presente in un determinato campione biologico o atmosferico. I ricercatori hanno testato Sensor-seq con diverse piccole molecole, tra cui il naltrexone, un farmaco che imita gli oppioidi. Tra decine di migliaia di possibili mutazioni proteiche da loro progettate, hanno identificato quelle che rilevavano il naltrexone. Quindi, hanno creato un biosensore che faceva brillare le proteine di verde quando interagiva con il naltrexone. Il loro metodo ha funzionato: il naltrexone ha indotto un bagliore verde visibile a occhio nudo. Ora i ricercatori stanno sviluppando modelli computerizzati che consentiranno di restringere il campo delle possibili corrispondenze proteiche con altre piccole molecole rilevanti per la salute umana e ambientale.