Bologna, molecole fotosensibili controllano il DNA con la luce

Una nuova classe di molecole fotosensibili progettata tra Bologna e Groningen può legarsi al DNA o perdere questa capacità attraverso stimoli luminosi, aprendo una strada di ricerca per terapie oncologiche più mirate. Il risultato è stato pubblicato sul Journal of the American Chemical Society ed è frutto della collaborazione tra il NanoBio Interface Lab dell’Università di Bologna, guidato da Matteo Calvaresi, e il gruppo del Premio Nobel per la Chimica Ben L. Feringa.

Interruttori molecolari attivati dalla luce

Il punto di partenza dello studio riguarda uno dei limiti di molti farmaci antitumorali: la capacità di inserirsi nel DNA delle cellule tumorali per bloccarne la replicazione può coinvolgere anche cellule sane, causando effetti collaterali rilevanti. I ricercatori hanno lavorato su molecole basate su diazocine, particolari interruttori molecolari che cambiano forma quando vengono irradiati con diverse lunghezze d’onda.

In una configurazione queste molecole riescono a legarsi al DNA; in un’altra perdono tale capacità. Il processo, secondo i risultati presentati, è reversibile e controllabile con luce visibile, mantenendo efficienza anche dopo più cicli di attivazione e disattivazione.

Il contributo dell’Università di Bologna

Il gruppo bolognese ha individuato le caratteristiche strutturali necessarie per permettere alle molecole di inserirsi tra le basi del DNA in modo controllato. La progettazione si è ispirata ai chemioterapici già esistenti, integrando nella struttura un interruttore molecolare capace di rispondere alla luce.

I composti sono stati poi sintetizzati e validati dal gruppo di ricerca di Ben L. Feringa all’Università di Groningen. Feringa ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 2016 insieme a Jean-Pierre Sauvage e Fraser Stoddart per gli studi sulle macchine molecolari.

Matteo Calvaresi, professore al Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician” dell’Università di Bologna e ricercatore all’IRCCS Policlinico di Sant’Orsola, ha spiegato che il risultato consente di immaginare farmaci capaci di attivarsi solo nel punto e nel momento necessari, con una possibile riduzione della tossicità sistemica.

Una prospettiva per la fotofarmacologia

Nei test descritti, le molecole sviluppate risultano inattive al buio. Quando vengono illuminate con una specifica lunghezza d’onda, cambiano forma, si legano al DNA e inducono la morte delle cellule tumorali. Si tratta di un risultato di ricerca, non di una terapia già disponibile, ma il principio sperimentale è considerato promettente per la medicina di precisione.

Lo studio, intitolato “Fully Reversible Photocontrol over DNA Intercalation with Visible Light”, vede tra gli autori per l’Università di Bologna e l’IRCCS Policlinico di Sant’Orsola Matteo Calvaresi, Edoardo Jun Mattioli e Giuseppe Giangreco.

Il lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione AIRC per la Ricerca attraverso il progetto NanoPhage, sviluppato presso il NanoBio Interface Lab. L’iniziativa punta a nuove strategie terapeutiche basate sull’uso della luce o degli ultrasuoni per attivare i farmaci direttamente nel sito di interesse, aumentando l’efficacia e limitando gli effetti sui tessuti sani.