La possibilità di attivare un farmaco soltanto nel punto del corpo in cui è realmente necessario rappresenta da anni uno degli obiettivi più ambiziosi della medicina di precisione. Un importante passo in questa direzione arriva da uno studio condotto da un gruppo di ricerca internazionale che coinvolge l’Università di Bologna e l’Università di Groningen. Gli scienziati hanno infatti sviluppato una nuova classe di molecole fotosensibili capaci di legarsi al DNA o di distaccarsene in risposta alla luce, aprendo prospettive promettenti per la realizzazione di trattamenti antitumorali più selettivi e con minori effetti collaterali.
La ricerca, pubblicata su una prestigiosa rivista internazionale, introduce un innovativo sistema di controllo molecolare che potrebbe consentire, in futuro, di “accendere” e “spegnere” l’attività di un farmaco direttamente all’interno del tumore.
Il limite della chemioterapia tradizionale
Molti farmaci antitumorali oggi impiegati agiscono interferendo con il DNA delle cellule neoplastiche. Alcune molecole si inseriscono tra le basi azotate della doppia elica, un processo noto come intercalazione, bloccando la replicazione del materiale genetico e impedendo così la proliferazione delle cellule tumorali.
Questo meccanismo, tuttavia, presenta un importante limite: i farmaci non sono in grado di distinguere perfettamente le cellule malate da quelle sane. Di conseguenza, anche i tessuti caratterizzati da un’elevata velocità di proliferazione, come il midollo osseo, la mucosa intestinale o i follicoli piliferi, vengono inevitabilmente danneggiati, dando origine ai ben noti effetti indesiderati della chemioterapia.
Per ridurre questa tossicità, la ricerca farmacologica è da tempo orientata verso lo sviluppo di sistemi in grado di controllare con precisione il momento e il luogo in cui il principio attivo esercita la propria azione.
Molecole che rispondono alla luce
La strategia sviluppata dai ricercatori si basa su particolari “interruttori molecolari” chiamati diazocine.
Queste molecole possiedono una caratteristica estremamente interessante: modificano la propria struttura tridimensionale quando vengono illuminate con differenti lunghezze d’onda della luce visibile. Tale cambiamento conformazionale altera profondamente le loro proprietà biologiche.
In una configurazione la molecola è in grado di inserirsi tra le basi del DNA, comportandosi come un classico agente intercalante. Quando invece viene irradiata con una diversa lunghezza d’onda, cambia forma e perde completamente la capacità di legarsi al materiale genetico.
Il processo risulta completamente reversibile e può essere ripetuto numerose volte senza perdita di efficienza, consentendo un controllo estremamente preciso dell’attività farmacologica.
L’intuizione dell’Università di Bologna
Il contributo del gruppo di ricerca dell’Università di Bologna è stato determinante nell’identificare le caratteristiche strutturali necessarie affinché queste nuove molecole mantenessero la capacità di interagire con il DNA.
Gli studiosi hanno preso come modello alcuni farmaci chemioterapici già utilizzati nella pratica clinica, modificandone la struttura mediante l’inserimento di un interruttore molecolare basato sulle diazocine. In questo modo sono riusciti a progettare composti che conservano la capacità di intercalarsi nel DNA, ma soltanto quando vengono attivati dalla luce.
Il risultato è una piattaforma molecolare che permette di controllare in maniera reversibile l’affinità per il DNA, offrendo un livello di precisione finora difficilmente raggiungibile.
Una terapia “on demand”
L’aspetto più innovativo della ricerca consiste proprio nella possibilità di controllare l’azione terapeutica in tempo reale.
In linea teorica, il farmaco potrebbe essere somministrato in forma inattiva e successivamente attivato esclusivamente nella sede del tumore mediante un’appropriata sorgente luminosa. Terminato il trattamento, una diversa lunghezza d’onda potrebbe riportare la molecola nella forma inattiva, interrompendone l’azione.
Questo approccio ridurrebbe l’esposizione dei tessuti sani e potrebbe limitare molti degli effetti collaterali associati alla chemioterapia convenzionale.
Si tratta di un principio già esplorato nell’ambito della fotofarmacologia, una disciplina emergente che utilizza la luce come strumento per controllare in maniera reversibile l’attività dei farmaci, ma che trova in questo studio una delle applicazioni più eleganti nel campo dell’oncologia molecolare.
Dalla ricerca di base alle applicazioni cliniche
I risultati ottenuti rappresentano soprattutto una dimostrazione di principio. Le molecole sono state progettate e caratterizzate dal punto di vista chimico e biofisico, dimostrando di poter alternare in modo affidabile lo stato attivo e quello inattivo.
Prima che questa tecnologia possa tradursi in nuovi farmaci saranno necessari ulteriori studi per verificarne il comportamento nei sistemi biologici complessi, la distribuzione nei tessuti, la sicurezza e l’effettiva efficacia terapeutica negli animali e successivamente nell’uomo.
Resta inoltre da affrontare una delle principali sfide della fotofarmacologia: portare la luce in profondità all’interno dell’organismo, soprattutto nel caso di tumori localizzati in sedi difficilmente raggiungibili.
La fotofarmacologia verso la medicina di precisione
Nonostante queste sfide, lo studio rappresenta un importante avanzamento nella progettazione di farmaci intelligenti, capaci di essere controllati con un’elevata precisione spazio-temporale.
L’idea di utilizzare la luce come un vero e proprio interruttore per accendere e spegnere l’attività terapeutica potrebbe contribuire, in futuro, a rendere i trattamenti oncologici sempre più personalizzati, selettivi e sicuri.
È ancora presto per immaginare un’applicazione clinica immediata, ma questa ricerca conferma come la convergenza tra chimica, biologia molecolare e nanotecnologie stia aprendo scenari fino a pochi anni fa impensabili, nei quali il farmaco non è più soltanto una molecola attiva, ma uno strumento programmabile, capace di agire solo quando e dove serve davvero.
Bibliografia
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