Un dispositivo impiantabile, progettato dalla Northwestern University, permette di tracciare in tempo reale i marcatori proteici dell’infiammazione e apre la strada a una gestione più precisa di malattie croniche e acute.
Nel cuore della ricerca scientifica, un team di studiosi della Northwestern University ha sviluppato un dispositivo impiantabile in grado di monitorare in tempo reale le fluttuazioni di proteine nel corpo. Questa innovazione potrebbe rappresentare un punto di svolta nella prevenzione e gestione di numerose condizioni mediche, tra cui infiammazioni, insufficienza cardiaca e complicazioni legate al diabete.
Il dispositivo, descritto nello studio pubblicato sulla rivista Science, combina biotecnologia e ispirazione naturale. Attraverso una tecnologia che ricorda il distacco dei frutti dai rami di un albero, il sensore utilizza filamenti di DNA che catturano e rilasciano proteine chiave, offrendo una visione dinamica e continua dei marcatori proteici. Questa capacità potrebbe migliorare significativamente la diagnosi e il trattamento personalizzato.
Come funziona il dispositivo: una lezione dalla natura
La complessità del monitoraggio proteico risiede nella natura stessa delle proteine, molecole grandi e intricate. Mentre esistono sensori per piccole molecole come il glucosio, sviluppare un dispositivo per le proteine ha sempre rappresentato una sfida. I tradizionali recettori del DNA tendono a legarsi così fortemente alle proteine che il rilascio è lento, impedendo un monitoraggio in tempo reale.
Hossein Zargartalebi, ricercatore della Northwestern, ha trovato una soluzione ispirandosi alla natura: proprio come una folata di vento scuote i rami di un albero per far cadere i frutti maturi, il team ha ideato un metodo per “scuotere” i filamenti di DNA del sensore utilizzando un campo elettrico alternato. Questo movimento permette di catturare nuove proteine dopo ogni ciclo di misurazione, garantendo un flusso costante di dati.
Il risultato è un dispositivo nanometrico composto da filamenti di DNA che si legano alle proteine desiderate. Quando stimolato da un campo elettrico, il sensore rilascia le proteine precedentemente catturate, permettendo il campionamento continuo.
Applicazioni mediche: il caso dei ratti diabetici
Il team ha testato il dispositivo su ratti diabetici, monitorando i livelli di citochine, marcatori proteici associati all’infiammazione. Durante gli esperimenti, i sensori hanno rilevato cambiamenti nei livelli di citochine in diverse condizioni, come il digiuno, la somministrazione di insulina e l’iniezione di sostanze che stimolano il sistema immunitario.
I dati raccolti dal dispositivo si sono rivelati altamente sensibili e precisi, corrispondendo ai metodi di laboratorio tradizionali. Questa tecnologia offre la possibilità di tracciare l’insorgenza e l’evoluzione dell’infiammazione in tempo reale, consentendo interventi tempestivi per prevenire complicazioni.
Verso il futuro: dalla diagnosi alla prevenzione
Sebbene il dispositivo sia stato progettato per monitorare l’infiammazione, i ricercatori prevedono di utilizzarlo per tracciare altri marcatori proteici, come il peptide natriuretico di tipo B (BNP), un biomarcatore cruciale per l’insufficienza cardiaca. Attualmente, i pazienti con insufficienza cardiaca si sottopongono a controlli periodici che possono non cogliere peggioramenti improvvisi tra una visita e l’altra. Con il monitoraggio continuo, i medici potrebbero intervenire tempestivamente, riducendo i rischi e ottimizzando i trattamenti.
Shana O. Kelley, leader del progetto, immagina un futuro in cui dispositivi simili saranno diffusi quanto i monitor continui del glucosio, già utilizzati dai pazienti diabetici. “La nostra speranza”, afferma Kelley, “è che questa tecnologia diventi uno strumento di prevenzione e gestione essenziale, migliorando la qualità della vita di milioni di persone.”
Un impatto paragonabile al monitoraggio del glucosio
L’analogia con i monitor continui del glucosio è immediata. Proprio come questi dispositivi hanno rivoluzionato la gestione del diabete, permettendo ai pazienti di tracciare i livelli glicemici in tempo reale, i sensori proteici potrebbero fare lo stesso per una vasta gamma di condizioni croniche. Monitorare continuamente marcatori come le citochine o il BNP potrebbe prevenire crisi acute, ottimizzare i trattamenti e migliorare la comprensione delle dinamiche biologiche sottostanti.
Innovazione al servizio della salute
La possibilità di un monitoraggio proteico continuo rappresenta una pietra miliare nella medicina personalizzata. La capacità di osservare in tempo reale ciò che accade nel corpo consente di cogliere segnali precoci di peggioramento o miglioramento, aprendo la strada a una sanità più preventiva e proattiva.
Con ulteriori studi, questa tecnologia potrebbe estendersi ad applicazioni come il monitoraggio dell’insufficienza renale, delle malattie autoimmuni e di molte altre condizioni mediche. “La natura”, conclude Zargartalebi, “ha ancora molto da insegnarci, e la scienza è il ponte che ci permette di tradurre queste lezioni in innovazioni tangibili.”
Conclusione
Il sensore proteico impiantabile sviluppato dalla Northwestern University rappresenta un balzo avanti nella tecnologia medica. Ispirandosi alla semplicità della natura, questo dispositivo offre una soluzione elegante e potente per monitorare i marcatori proteici in tempo reale, aprendo nuove prospettive per la prevenzione e il trattamento di malattie croniche e acute. Proprio come il monitoraggio continuo del glucosio ha migliorato la vita dei diabetici, questa tecnologia promette di trasformare la gestione della salute per milioni di persone in tutto il mondo.
Riferimento: H. Zargartalebi et al, I sensori proteici a ripristino attivo consentono il monitoraggio continuo in vivo dell’infiammazione,
Science (2024).
DOI: 10.1126/science.adn2600 .
www.science.org/doi/10.1126/science.adn2600