Un biosensore per cloro e pH

Si chiama ClopHensor ed un nuovo sensore – frutto di una ricerca tutta italiana – in grado di rilevare simultaneamente due importanti parametri cellulari come la concentrazione di cloro e i valori di pH.. Il biosensore, che è stato presentato sulle pagine di Nature Methods, potrebbe essere impiegato nella diagnosi di alcune malattie neurologiche e nell’analisi di nuovi farmaci. Alla realizzazione hanno partecipato i ricercatori del Laboratorio Nest dell’Istituto nanoscienze del Cnr e della Scuola Normale di Pisa in collaborazione con l’Istituto Italiano di tecnologia.

Il cloro è un elemento presente nelle cellule di tutti gli organismi sotto forma di ione (Cl-, carico negativamente). È coinvolto in numerosi processi biologici, come il controllo del volume cellulare, la regolazione del potenziale di membrana (la diversa distribuzione cioè di cariche positive e negative sui due lati della membrana plasmatica ) e la trasmissione degli impulsi nervosi. Disfunzioni nel controllo delle concentrazioni del cloro sono alla base di alcune patologie umane, come l’epilessia e la fibrosi cistica.

Il biosensore realizzato dal Nest è un rivelatore ottico, in grado cioè di rendere visibile e quindi quantificabile lo ione cloro presente in una cellula. Per realizzarlo i ricercatori hanno utilizzato una variante della Green Fluorescent Protein (GFP), una proteina estratta dalla medusa Aequorea victoria. La GFP può legare diverse molecole e, se eccitata con radiazioni a specifiche lunghezze d’onda, si illumina emettendo luce verde, permettendo di seguire passo dopo passo diversi processi biologici e molecolari. I ricercatori hanno utilizzato una forma ingegnerizzata di questa proteina, capace di legare lo ione cloro e di illuminarsi proporzionalmente alla sua concentrazione. Inoltre, dal momento che il cloro influenza i valori di pH, il sensore permette di misurare anche il valore di quest’ultimo parametro.

“ClopHensor è uno dei primi successi di imaging in-vivo ad alta risoluzione spaziale e temporale per studiare i processi all’interno delle cellule”, ha sottolineato Daniele Arosio, ricercatore del Nest di Pisa e dell’Istituto di Biofisica di Trento: “I nostri progetti futuri mirano a utilizzare il sensore nei test ad alta efficienza di nuovi farmaci e nella diagnostica, in particolare per lo studio di patologie neurologiche”.

Riferimento: doi:10.1038/nmeth.1471

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