Dimenticatevi per un momento l’immagine classica di un robot. Niente più braccia metalliche, ingranaggi e circuiti. Il futuro della micro-robotica si costruisce con la forza del DNA. È questo il punto di partenza del NanoGripper, una struttura programmabile di acidi nucleici che si auto-assembla in una “mano in miniatura” con tanto di quattro dita e un palmo. Un “origami molecolare”, ma con un fine ben preciso: afferrare virus letali come SARS-CoV-2 e bloccarli prima che infettino le cellule; oppure consegnare farmaci in modo ultra-preciso riconoscendo marker specifici sui tumori. Vediamo insieme come funziona questo sviluppo di ingegneria su nanoscala e perché può rivoluzionare la medicina del futuro.
NanoGripper, una mano (molto) in miniatura fatta di DNA
Avete presente il gioco dell’origami? Ecco, immaginate di poter piegare una singola, lunghissima molecola di DNA per ottenere una forma 3D programmabile. È esattamente quello che hanno fatto i ricercatori dell’Università dell’Illinois guidati dal professor Xing Wang. Vi linko qui la ricerca, interessantissima, pubblicata su Science Robotics.
Il risultato è il NanoGripper: una struttura grande pochi nanometri (milionesimi di millimetro) che assomiglia a una mano con quattro dita articolate e un palmo. Il “segreto” sta tutto nel design del DNA, che viene ripiegato avanti e indietro come la pagina di un libro per creare sia le parti statiche che quelle mobili, in un solo passaggio.
Acchiappare virus a mani nude
Ok, ma a cosa serve una “mano” così piccola? Semplice: ad afferrare virus, proprio come farebbe la vostra mano con un oggetto. Le dita del NanoGripper, infatti, contengono sequenze specifiche di DNA chiamate aptameri, programmate per legarsi come un velcro molecolare a bersagli specifici. Nel caso del coronavirus SARS-CoV-2, questi “velcri” riconoscono la proteina spike, quella specie di corona che permette al virus di attaccarsi alle cellule. Una volta agganciato il bersaglio, le dita si piegano per avvolgere il virus in una morsa.
Le applicazioni pratiche: test rapidi e blocco delle infezioni
Catturare i virus a mani nude è spettacolare, ma a cosa serve davvero? Beh, gli usi sono molteplici. Tanto per cominciare, permette di rilevare la presenza del patogeno in modo super rapido e sensibile. I ricercatori hanno infatti accoppiato il NanoGripper a un sensore fotonico: quando il virus finisce nella “mano”, attiva il rilascio di molecole fluorescenti che lo fanno brillare come una lucciola. Risultato: un test COVID che in soli 30 minuti raggiunge la stessa sensibilità dei tamponi molecolari usati in ospedale.
Ma non è tutto. Il NanoGripper può anche bloccare del tutto l’ingresso dei virus nelle cellule, di fatto prevenendo l’infezione. I test in provetta hanno mostrato che, se messi a contatto con cellule e poi esposti al coronavirus, i NanoGripper avvolgono la superficie virale impedendo alla proteina spike di interagire con i recettori cellulari.
Certo, una volta infetti sarebbe difficile usare questa tecnologia come cura. Ma in futuro potrebbe aprire le porte a spray nasali antivirali a base di NanoGripper. Del resto, il naso è la “porta d’ingresso” principale per virus respiratori come influenza e COVID, no?
NanoGripper, un nano-postino per farmaci antitumorali
Le potenzialità del NanoGripper vanno ben oltre i virus. Con poche modifiche al “codice” di DNA, si possono creare dita che riconoscono marker specifici sulle cellule tumorali. Questo apre le porte a una consegna super mirata di farmaci antitumorali, portando la chemio o altre terapie solo dove servono e risparmiando i tessuti sani. Una prospettiva che ha dell’incredibile.
Siamo solo all’inizio
Sia chiaro: la strada per portare il NanoGripper dalla provetta al letto del paziente è ancora lunga. Servono molti test e migliorie, ad esempio per renderlo più stabile nell’ambiente biologico e capace di portare un “carico” farmacologico adeguato.
Stiamo assistendo alla vigilia della nanorobotica morbida, fatta di molecole biologiche, che ci riserverà molte sorprese. Del resto, la natura stessa ci insegna che non servono meccanismi rigidi e ingombranti per ottenere funzioni straordinarie. Basta guardare alla complessità delle nostre cellule, loro stesse sono veri e propri nanorobot che lavorano incessantemente per farci funzionare. L’ispirazione biologica, unita alla programmabilità del DNA sintetico, promette di aprire una nuova era per la medicina di precisione in cui minuscole “mani” o altri congegni molecolari potranno scovare minacce o consegnare cure esattamente dove necessario, rendendo diagnosi e terapie molto più precise ed efficaci.
La medicina ha un grande futuro, perchè sarà piccolo. Molto, molto piccolo.
L’articolo NanoGripper: origami di DNA contro virus e tumori è tratto da Futuro Prossimo.
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