Sviluppo di reagenti di affinità sintetici per una diagnostica migliore

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Come evidenziato dalla pandemia di COVID-19, le tecnologie diagnostiche efficaci sono una parte essenziale della risposta a un’epidemia. Tuttavia, sviluppare la diagnostica rapidamente e su larga scala utilizzando approcci tradizionali può essere impegnativo. MIP Discovery sta lavorando per affrontare questi problemi, progettando polimeri a impronta molecolare (MIP), ovvero reagenti di affinità sintetici che offrono numerosi vantaggi rispetto agli anticorpi.

Per saperne di più sui MIPS e sul perché sono particolarmente adatti per l'uso nei test diagnostici in vitro, abbiamo parlato con il dottor Francesco Canfarotta, responsabile della chimica presso MIP Discovery. In questa intervista, il Dott. Canfarotta ci parla anche della tecnologia nanoMIP™ di MIP Discovery e di come l'azienda utilizzerà i recenti finanziamenti della Fondazione Bill & Melinda Gates per sviluppare nanoMIP da utilizzare in una futura risposta alla pandemia.

Anna MacDonald (AM): Puoi spiegare cosa sono i MIPS e come vengono prodotti?

Dr. Francesco Canfarotta (FC): I MIPS sono reagenti di affinità sintetici progettati e realizzati attorno a un biomarcatore, o target di interesse, per imitarne la forma e la funzionalità della superficie. In sostanza, sono polimeri con una tasca di legame funzionale che può essere utilizzata in applicazioni che richiedono un evento di legame.

AM: Puoi dirci di più sulla tecnologia nanoMIP di MIP Discovery e come si confronta con altri approcci?

FC: Le tecniche di imprinting molecolare sono ben consolidate ma hanno visto poco uso pratico in passato a causa delle limitazioni relative alle dimensioni della molecola "impronta" risultante e all'incoerenza del riconoscimento. Ciò dipende in gran parte dal modo in cui vengono create le impronte, che spesso è una soluzione e senza una strategia specifica su come tali impronte vengono generate. MIP Discovery ha sviluppato una tecnologia proprietaria – nanoMIP – che supera questi problemi. Il nostro approccio si basa sulla progettazione attiva delle qualità di riconoscimento che desideriamo. Il nostro team utilizza software di modellazione molecolare di fascia alta per modellare le interazioni tra la molecola bersaglio e i singoli monomeri (gli elementi costitutivi dei nanoMIP). Ciò ci consente di progettare e controllare una reazione di polimerizzazione attorno al bersaglio immobilizzato, che può essere qualsiasi cosa, da una piccola molecola a una proteina o un intero virus. Ciò determina la formazione di un reagente di affinità nanoMIP, che viene quindi eluito dal bersaglio immobilizzato e valutato per le prestazioni in un'applicazione scelta. Il risultato è un reagente di affinità ad alte prestazioni, strettamente controllato (tipicamente di dimensioni pari a 10-60 nm), che può legarsi specificamente a un target scelto in un dato orientamento.

La tecnologia principale con cui ci confrontiamo sono gli anticorpi, sebbene siamo a conoscenza di tecnologie alternative come aptameri e affimeri. Una differenza comune tra i nanoMIP e qualsiasi altra tecnologia è l’enorme numero di elementi costitutivi che possiamo utilizzare per creare un nanoMIP con le corrette proprietà fisico-chimiche e leganti. MIP Discovery si basa su oltre 600 monomeri accuratamente selezionati rispetto ai circa 20 amminoacidi utilizzati per anticorpi/affimatori o ai 50-100 nucleotidi utilizzati per gli aptameri. Questo spazio di progettazione ampliato conferisce ai nanoMIP un netto vantaggio che è ulteriormente migliorato dal potenziale di un numero maggiore di punti di contatto con il bersaglio (nominalmente 5-6 punti di contatto per un anticorpo rispetto a 10 o più punti di contatto per un nanoMIP, a seconda delle dimensioni dell'obiettivo).

Per quanto riguarda gli anticorpi, la loro produzione dipende in varia misura da soggetti o componenti animali. A parte la dimensione etica, crea sfide legate alla sterilità e alla contaminazione, per non parlare dei tempi significativi guidati dall’espansione della zootecnia e delle colture cellulari. I nanoMIP sono interamente sintetici, chimicamente definiti e privi di componenti animali. Inoltre, possono essere esposti a condizioni estreme di temperatura, pressione e pH, consentendo la sterilizzazione mantenendo la loro funzionalità.