Fari molecolari: luce nelle cellule

L’imaging di RNA in cellule vitali consente di ottenere in real-time informazioni sulla sintesi, sulle modifiche, sul trasporto e localizzazione degli RNA. Queste informazioni possono offrire nuove opportunità in vari ambiti, quali lo sviluppo di procedure diagnostiche per la determinazione precoce di varie patologie, primo fra tutti il cancro, ilmonitoraggio della terapia e il follow-up del paziente dopo trattamento chirurgico o chemioterapico. Un approccio innovativo che consente l’imaging di mRNA intracellulare, prevede l’utilizzo di nanosensori ottici. Tali nanosensori possono essere rappresentati da oligonucleotidi antisenso a DNA, strutturati in modo da comportarsi sia da sensore che da farmaco. Il concetto della tecnologia degli antisenso come farmaci è immediato: l'uso di una sequenza complementare all'RNA messaggero può inibire la sua espressione e quindi indurre un blocco nel trasferimento dell'informazione dal DNA alla proteina. La possibilità di usare un antisenso anche come sensore può venire perseguita progettandolo come un faro molecolare (molecular beacon). I fari molecolari sono sequenze oligonucleotidiche marcate alle due estremità, con un fluoroforo da un lato e un quencher dall'altro, progettate in modo da formare una struttura a forcina in assenza della sequenza complementare: in tale conformazione l’emissione di fluorescenza è inibita per la vicinanza tra quencher e fluoroforo. L'ibridazione con la sequenza complementare apre la forcina determinando la separazione fisica tra il fluoroforo e il quencher, con conseguente emissione del segnale di fluorescenza in seguito ad eccitazione. Conseguentemente il segnale fluorescente risulta essere direttamente legato al legame specifico tra il faro molecolare e l’mRNA target. Per quanto riguarda l’internalizzazione dentro la cellula dei fari molecolari, sono disponibili ed in utilizzo metodi fisici di veicolazione tra cui i principali sono la microiniezione e l’elettroporazione. Altri metodi classicamente utilizzati sfruttano strutture più o meno complesse, completamente biocompatibili, come liposomi e micelle. Con l'avvento di nuovi materiali nanostrutturati, si stanno aprendo altre affascinanti possibilità per il trasporto intracellulare. Lo sviluppo di metodologie efficienti per la modificazione chimica di queste nanostrutture ha portato alla preparazione di nanoparticelle funzionalizzate su cui una grande varietà di molecole, come i fari molecolari, possono essere chimicamente legate.