Una proteina attivata dalla luce spegne il dolore neuropatico

Optogenetica

Una proteina attivata dalla luce spegne il dolore neuropatico

Un minuto di esposizione alla luce blu riduce il dolore per mezz’ora
redazione

Esperimento di elettrofisiologia su BLINK2 - Foto Thomas Guthmann.jpg

Un nuovo filone di ricerca chiamato optogenetica sfrutta la capacità di alcune sostanze sintetiche di attivarsi o disattivarsi se esposte alla luce. Finora usate a fini di ricerca, potrebbero presto avere utilizzi clinici

Una proteina realizzata in laboratorio e denominata BLINK2, se attivata da un flash di luce, è in grado di inibire l’attività neuronale e, in questo modo, controllare il dolore neuropatico. 

È il risultato di una ricerca appena pubblicata sulla rivista Nature Methods

Il lavoro è frutto della collaborazione tra il laboratorio di Biofisica dei canali ionici del Dipartimento di Bioscienze dell’Università Statale di Milano guidato da Anna Moroni, che nell’ambito del grant ERC noMAGIC ha costruito la nuova proteina, e il laboratorio di Neuromodulation of Cortical and Subcortical Circuits,  guidato da Raffaella Tonini dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, che ne ha dimostrato la funzionalità sull’attività neuronale.

Raffaella Tonini. Guida il laboratorio di Neuromodulation of Cortical and Subcortical Circuits all'Istituto Italiano di Tecnologia

Un interruttore di nome luce

Lo studio si inserisce in un nuovo filone di ricerca definito optogenetica: si tratta di una tecnica sperimentale molto usata in ricerca biomedica, che permette di intervenire sull’attività neuronale di organismi modello attraverso l’uso della luce. Questa tecnica si basa sull’utilizzo di proteine che si attivano o disattivano con un flash di luce, e consente di controllare “in remoto” le cellule in cui queste proteine sono espresse.

In natura si trovano principalmente proteine in grado di attivare i neuroni. La ricerca si sta concentrando invece su proteine realizzate in laboratorio che sono in grado di inibire l’attività delle cellule, una capacità che si rivela particolarmente utili a fini di ricerca per stabilire come circuiti neuronali complessi siano responsabili di specifici comportamenti. 

Questo approccio ha però anche potenziali ricadute cliniche: la messa a punto di proteine sintetiche ad effetto inibitorio è un obiettivo di fondamentale importanza per trattare patologie legate all’ipereccitabilità dei neuroni, come il dolore cronico neuropatico, ad oggi difficilmente curabile, anche con analgesici potenti come la morfina. 

Anna Moroni, a capo del laboratorio di Biofisica dei canali ionici del Dipartimento di Bioscienze dell’Università Statale di Milano

La ricerca

A questo bisogno hanno cercato di rispondere i ricercatori.

Il laboratorio di Anna Moroni è una vera e propria “fabbrica” di proteine utilizzabili in optogenetica: è qui che tre anni fa è stata creata la proteina BLINK11 risultato della combinazione di una proteina di origine virale con una proteina fotorecettore proveniente dalle piante. Pur funzionando per alcuni modelli animali, come i pesci, BLINK1 è inattiva nelle cellule di mammifero.

Dopo un lungo lavoro, il team di ricerca è riuscita a creare BLINK2, che si esprimere anche nelle cellule di mammifero.

Il passo successivo, compiuto nel laboratorio guidato da Raffaella Tonini, è stato dimostrare l’attività della molecola.  

«Insieme ad Andrea Locarno, altro co-primo autore dello studio, non solo abbiamo dimostrato che BLINK2 è in grado di inibire l’attività neuronale nel cervello di mammifero, ma che tale inibizione persiste al buio per molti minuti, differenziandolo dagli altri tool optogenetici, che operano su scale di millisecondi e secondi», ha spiegato Tonini. 

«Il fatto che BLINK2 inibisca l’attività neuronale per decine di minuti lo rende particolarmente adatto al controllo dell’ipereccitabilità neuronale persistente, come nel caso del dolore cronico», ha aggiunto Moroni.

Infine, la ricerca ha compiuto un passo ulteriore: la molecola è stata testata da ricercatori dell’University of Arizona a Tucson (Usa) in un modello animale di dolore neuropatico: i risultati hanno mostrato che BLINK2 è in grado di alleviare per oltre mezz’ora il dolore in un ratto esposto per un solo minuto ad una fonte di luce blu.