Microstrutture genetiche aprono prospettive nel rilascio prolungato di farmaci
Un’équipe di ricercatori della Tokyo University of Science ha sviluppato un idrogel a base di DNA progettato per migliorare l’efficienza e la durata del rilascio di farmaci. Lo studio, pubblicato su Journal of Controlled Release, introduce una nuova struttura chiamata Takumi, in grado di formare un biomateriale stabile con l’utilizzo di un quantitativo ridotto di acidi nucleici.
Gli idrogel sono ritenuti promettenti per il rilascio controllato di sostanze terapeutiche, grazie alla capacità di incapsulare farmaci, antigeni e persino cellule. Nel caso dei materiali a base di DNA, finora si è spesso dovuto ricorrere a procedure di sintesi complesse, con costi elevati e rischi di reazioni indesiderate, come quelle allergiche.
Secondo il professor Makiya Nishikawa, coordinatore della ricerca, il gruppo puntava a ridurre la quantità di materiale genetico necessaria per la formazione dell’idrogel, mantenendo al contempo un’elevata stabilità e biocompatibilità.
Gli scienziati hanno elaborato una nanostruttura denominata Takumi, che si basa su due oligodesossinucleotidi (ODN). Ciascun ODN è costituito da:
- Uno stelo palindromico lungo tra 8 e 18 nucleotidi.
- Due parti coesive alle estremità, collegate da uno spaziatore di timidina.
La lunghezza dello stelo deve raggiungere almeno 12 nucleotidi per garantire la solidità dell’idrogel, mentre le parti coesive, se formate da nucleotidi ricchi di guanina (G) e citosina (C), conferiscono maggiore stabilità termica e meccanica. Grazie a questo schema, il numero complessivo di nucleotidi impiegati si riduce notevolmente rispetto alle tecniche tradizionali, che prevedono l’impiego di numerosi filamenti più lunghi.
Per valutare la validità del nuovo idrogel, i ricercatori hanno sperimentato la somministrazione di doxorubicina, un farmaco antitumorale, in modelli animali. Dai risultati è emerso che:
- L’idrogel permaneva nel sito di iniezione fino a 168 ore, consentendo un rilascio controllato del farmaco.
- La doxorubicina ha mostrato effetti antitumorali significativi nei topi.
- La struttura Takumi può essere potenzialmente adattata alla veicolazione di altri principi attivi, come antigeni, favorendo risposte immunitarie più mirate.
Secondo il professor Nishikawa, l’idrogel di DNA con struttura Takumi ha dimostrato una ritenzione superiore rispetto ai metodi tradizionali, confermando la fattibilità di questo approccio come sistema di rilascio per materiali bioattivi.
Gli idrogel di DNA hanno già suscitato interesse in settori come la medicina rigenerativa e la terapia farmacologica mirata, perché offrono caratteristiche di autoassemblaggio e biocompatibilità. Nel contesto descritto, la riduzione del numero di nucleotidi e la maggiore stabilità del materiale rendono la tecnologia più accessibile e potenzialmente utilizzabile su larga scala.
I ricercatori sottolineano che, nonostante i risultati promettenti, rimangono diversi punti da approfondire, compresa la valutazione della sicurezza e dell’efficacia in condizioni cliniche più complesse. Se le fasi successive confermeranno questi dati, la struttura Takumi potrebbe rappresentare un passo avanti importante per la produzione di idrogel di DNA in campo terapeutico, offrendo soluzioni più efficienti e personalizzate nei trattamenti contro il cancro e altre patologie.
