Scienze della vita/ Il ruolo emergente della biochimica: generare innovazione per la salute e il benessere

È il motore dell’innovazione nelle scienze della vita: la biochimica ha sempre più un ruolo fondamentale nel generare nuovi prodotti e nuove applicazioni, anche in campo terapeutico. I recenti progressi nelle tecnologie di microscopia elettronica e del ‘machine learning’ in campo biomolecolare, affiancati alle tecnologie esistenti, impattano su due importanti aspetti della ricerca di nuove terapie. In primo luogo, la conoscenza della struttura dettagliata dei bersagli (enzimi, proteine, ribosoma, virus) guida la progettazione razionale di molecole sintetiche ad azione farmacologica. Abbinando questa progettazione con metodi di intelligenza artificiale è possibile potenziare la ricerca del nuovo farmaco, limitando il numero delle molecole candidate ai test in vivo a poche unità, contro le migliaia degli approcci classici: le ricadute sui costi e tempi della ricerca sono evidenti. Sul fronte della progettazione di vaccini efficaci, disponendo della struttura di antigeni di un determinato patogeno (un famoso target durante la pandemia è stata la proteina Spike, di Sars CoV2) è possibile costruire proteine ricombinanti che ne contengano frammenti significativi (epitopi), in grado di stimolare una risposta immunitaria ampia, ad esempio adatta a neutralizzare varianti diverse del patogeno.

Le scoperte miliari in ambito oncologico
Due sono state le scoperte miliari in campo oncologico che hanno portato la biochimica alla ribalta: l’identificazione del sistema trascrizionale di sensing dell’ossigeno e la grandissima plasticità metabolica delle cellule tumorali, che le rende adattabili alle diverse condizioni ambientali e dunque capaci di sfuggire ambienti ostili e trattamenti terapeutici. Entrambe queste osservazioni hanno meritato il Premio Nobel. Nel 2019 tale premio è stato attribuito alla scoperta della risposta trascrizionale all’ipossia, una condizione comunissima nei tumori che crescono senza avere una rete sanguigna propria e soffrono di mancanza di ossigeno e nutrienti. La deregolazione metabolica dei tumori ha avuto l’attribuzione di un premio Nobel nella prima parte del secolo scorso (1931), ma le ricerche in campo biochimico che hanno chiarito i vantaggi offerti al tumore da tale deregolazione sono stati chiariti negli ultimi 15 anni. Tali ricerche hanno chiarito che le cellule tumorali hanno un metabolismo plastico, optando ad hoc per un metabolismo fermentativo o aerobio, per garantire la crescita della massa tumorale. Le tecnologie attuali di spettrometria di massa e di immunoprecipitazione della cromatina hanno permesso di fare emergere i trattamenti antimetabolici come terapie adiuvanti rispetto alle terapie classiche.

I progressi a livello cellulare
Un enorme progresso negli ultimi anni è stato possibile anche a livello cellulare. L’editing genomico di cellule intatte è fondato su approcci biochimici. Proteine capaci di modificare selettivamente differenti genomi, compreso quello umano, sono in grado di “tagliare e cucire” porzioni di acidi nucleici generando cellule con nuove funzioni o correggendo numerosi difetti genetici. In clinica da alcuni anni sono impiegate cellule del sistema immunitario (Car-T) modificate con frammenti di più proteine fuse tra di loro con funzioni di riconoscimento delle cellule tumorali e attivazione della loro distruzione. Ancora più recentemente, i globuli rossi del sangue (le cellule più abbondanti del nostro corpo che genericamente associamo alla loro abilità di trasportare ossigeno dai polmoni ai nostri tessuti) sono state impiegate per il trasporto ed il rilascio di farmaci innovativi o tradizionali con impressionanti risultati terapeutici e limitatissime tossicità. In tal caso le agenzie regolatorie americana (Fda) ed Europea (Ema) hanno concesso il riconoscimento di farmaco orfano per diverse applicazioni ed il beneficio di una valutazione dei dati clinici accelerata (Fast Drug Designation) riconoscendone l’innovatività ed il potenziale ruolo terapeutico in malattie senza cure.È importante sottolineare come i biochimici italiani abbiano contribuito enormemente a questi progressi. La Società italiana di Biochimica e Biologia molecolare a breve accoglierà a Milano (dal 29 giugno al 3 luglio, MiCo Convention Center) 2.000 scienziati da tutto il mondo per confrontarsi su questi temi: al 48° Febs, il congresso della federazione delle società europee di biochimica, prenderanno parte anche i quattro premi Nobel Bruce Beutler, Robert Huber, Venki Ramakrishnan, John Walker.

* Presidente della Società italiana di Biochimica e Biologia molecolare, Scuola delle Scienze della Salute Umana, Università di Firenze