L’esperimento ZePrion, nato da una collaborazione internazionale che coinvolge diversi istituti accademici e l’azienda israeliana SpacePharma, ha lanciato un esperimento verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), che potrebbe portare ad una validazione del meccanismo di funzionamento di un protocollo del tutto innovativo per lo sviluppo di nuovi farmaci contro gravi malattie neurodegenerative.
La missione spaziale robotica
ZePrion è decollato in Virginia (USA), dalla base di Wallops Island, con la missione spaziale robotica di rifornimento NG-19 e ha l’obiettivo di sfruttare le condizioni di microgravità presenti in orbita in modo tale da verificare la possibilità di indurre la distruzione di specifiche proteine nella cellula, interferendo con il loro naturale meccanismo di ripiegamento (folding proteico).
Il successo dell’esperimento
Se l’esperimento dovesse avere successo, si potrebbe ottenere un modo per confermare il meccanismo molecolare alla base di una nuova tecnologia di ricerca farmacologica denominata Pharmacological Protein Inactivation by Folding Intermediate Targeting (PPI-FIT), sviluppata da due ricercatori delle Università Milano-Bicocca e di Trento e dell’INFN.
L’approccio PPI-FIT
L’approccio PPI-FIT è basato sull’identificazione di piccole molecole, dette ligandi, in grado di unirsi alla proteina che costituisce il bersaglio farmacologico durante il suo processo di ripiegamento spontaneo, evitando dunque che questa raggiunga la sua forma finale.
Pietro Faccioli, professore dell’Università Milano-Bicocca, ricercatore dell’INFN, coordinatore dell’esperimento e co-inventore della tecnologia PPI-FIT spiega: «La capacità di bloccare il ripiegamento di specifiche proteine coinvolte in processi patologici apre la strada allo sviluppo di nuove terapie per malattie attualmente incurabili».
Tuttavia, ciò che serve per la validazione di tale tecnologia è la possibilità di ottenere un’immagine ad alta risoluzione del legame tra le piccole molecole terapeutiche e le forme intermedie delle proteine bersaglio, che sarebbe in grado di confermare definitivamente l’interruzione del processo di ripiegamento stesso.
Per ottenere questa immagine, generalmente, si utilizza una tecnica chiamata cristallografia a raggi X che analizza i cristalli formati dal complesso ligando-proteina. Nel caso degli intermedi proteici, però, gli esperimenti necessari non sono realizzabili all’interno dei laboratori sulla Terra poiché la gravità genera effetti che interferiscono con la formazione dei cristalli dei corpuscoli composti da ligando e proteina. Dunque, i ricercatori di ZePrion hanno deciso di sfruttare la condizione di microgravità che la Stazione Spaziale Internazionale mette a disposizione.
«Esiste infatti chiara evidenza che la microgravità presente in orbita fornisca condizioni ideali per la creazione di cristalli di proteine”, illustra Emiliano Biasini, biochimico dell’Università di Trento e altro co-inventore di PPI-FIT, “ma nessun esperimento ha provato fino ad ora a generare cristalli di complessi proteina-ligando in cui la proteina non si trovi in uno stato definitivo».
«Anche grazie al sostegno di Fondazione Telethon, che da sempre supporta le mie ricerche per individuare nuove terapie contro queste malattie, abbiamo l’opportunità di validare del meccanismo di funzionamento della tecnologia PPI-FIT, che potrebbe rappresentare veramente un punto di svolta in questo settore», sottolinea Biasini. «In orbita sarà possibile generare cristalli formati da complessi tra una piccola molecola e una forma intermedia della proteina prionica, che in condizioni di gravità ‘normale’ non sarebbero stabili. Questi cristalli potranno poi essere analizzati utilizzando la radiazione X prodotta con acceleratori di particelle, per fornire una fotografia tridimensionale del complesso con un dettaglio di risoluzione atomico».
«Campioni non cristallini ottenuti alla SSI verranno inoltre analizzati per Cryo-microscopia Elettronica di trasmissione (Cryo/EM)», aggiunge Pietro Roversi, ricercatore Cnr-Ibba.
Infine, realizzato da SpacePharma, ZePrion si compone di un vero e proprio laboratorio biochimico in miniatura (lab-in-a-box), che opererà a bordo della Stazione Spaziale Internazionale e verrà controllato da remoto. Oltre al supporto italiano, la collaborazione ZePrion si avvale della partecipazione delle scienziate e degli scienziati dell’Università di Santiago di Compostela.
