Interazioni tra albumina e PFAS: un viaggio in realtà aumentata con XRmol

A Ca’ Foscari un progetto di divulgazione scientifica vede alleate Biochimica, Chimica analitica e Informatica per combattere l'inquinamento da sostanze perfluoro alchiliche, meglio note come PFAS. È risaputo che l’inquinamento ha ricadute sull’ecosistema e sulla salute dell’uomo, ma è spesso difficile riuscire a sensibilizzare la popolazione e far comprendere gli effetti sull’uomo di alcuni contaminanti come, ad esempio, i PFAS. Queste sostanze impermeabili all’acqua e ai grassi sono di estremo interesse di ambito industriale (per esempio nella produzione di pentole antiaderenti, tessuti impermeabili, schiume antincendio), ma risultano difficilmente degradabili e per questo estremamente inquinanti e dannose per l’ambiente e per l’uomo.

“La contaminazione da PFAS ha segnato profondamente la nostra regione, come raccontano le campagne di informazione promosse da Legambiente e Greenpeace a partire dal 2016, e rappresenta ancora una sfida aperta. Eppure molti ignorano gli effetti di questi contaminanti. Abbiamo bisogno di strumenti nuovi per divulgare gli studi relativi alla tossicità e pericolosità dei PFAS”, sottolineano la Prof.ssa Ligia Maria Moretto e la dottoranda Giulia Moro che, da qualche anno, si occupano di PFAS.

E se potessimo vedere come i PFAS interagiscono con le proteine del sangue dal nostro smartphone? E se fosse facile capire perché i PFAS si accumulano nel nostro organismo? Da queste domande è nata l’idea di usare un’applicazione web, XRmol, per la divulgazione dei risultati degli studi condotti nei laboratori del Prof. Alessandro Angelini e della Prof.ssa Laura Cendron (Università di Padova) relativi alle interazioni dei PFAS, in particolare del PFOA (acido perfluoottanoico), con l’albumina umana, un’importante proteina plasmatica coinvolta nel trasporto di ormoni e farmaci, che si è rivelata essere il mezzo con cui questi contaminanti entrano e si accumulano nel nostro corpo.

“Vorremmo che divulgazione scientifica non fosse sinonimo di semplificazione, vorremmo creare strumenti per la visualizzazione delle biomolecole che studiamo per farle conoscere nella loro complessità, e questo video è solo un primo esempio!” ci raccontano Sara Corazza e Giulia Moro, realizzatrici del canale YouTube InsideBiomolecules with XRmol e del video che racconta le interazioni tra PFOA e albumina.

Le potenzialità divulgative, ci hanno spiegato i membri del team, sono moltissime, soprattutto per la didattica all’interno di scuole e università: possiamo guardare da uno smartphone “come sono fatte” proteine fondamentali per il nostro organismo, quali albumina ed emoglobina, oppure permettere ai nostri studenti di viaggiare tra le basi del DNA per scoprire i dettagli della sua architettura con l’ausilio di una lavagna interattiva multimediale.

XRmol è uno dei primi prototipi del Digital Health Lab. Si tratta di un'applicazione web per la visualizzazione delle proteine in realtà aumentata e virtuale, che offre il rendering di proteine e acidi nucleici e delle loro interazioni con piccole molecole (per esempio, l'interazione tra proteina e farmaco). La visualizzazione in realtà aumentata è una delle prime proposte in questo settore e apre nuove e interessanti possibilità nello scenario quotidiano di utilizzo, sia dal punto di vista dell’integrazione con gli altri strumenti di lavoro sia dal punto di vista collaborativo e della divulgazione scientifica. XRmol è disponibile sia per pc che per dispositivi mobili come tablet e smartphone Android e iOS. “L’app è stata progettata per facilitare la visualizzazione in 3D di biomolecole, ovvero per far vedere come sono disposti nello spazio gli atomi di cui queste biomolecole sono composte. Nonostante sia ancora un prototipo, XRmol è già entrata nei nostri laboratori di ricerca permettendo di vedere i dettagli più nascosti delle biomolecole con qualche clic”, sottolineano i realizzatori di XRmol Sara Corazza seguita dai prof. Marta Simeoni e Fabio Pittarello del DAIS. 

Questo primo progetto divulgativo riassume i risultati di ricerche scientifiche già pubblicate su riviste accreditate del settore quali Analyst e Protein Science. Questi risultati sono stati possibili grazie ad una fitta rete di collaborazioni che vede tra i partner principali: il Dipartimenti DSMN e DAIS dell’Università Ca’ Foscari, il Dipartimento di Biologia dell’Università di Padova, il centro di ricerca European Centre for Living Technology, l’Università di Anversa (Belgio) con il gruppo di ricerca AXES e il NANOlab Center of Excellence, l’Università di Leeds (UK) con l’Astbury Centre for Structural Molecular Biology e la School of Molecular Biology. Ma questi studi non si fermano! Infatti, le informazioni raccolte sono state ulteriormente applicate nello sviluppo di un biosensore per il monitoraggio del PFOA nelle acque, i cui risultati preliminari sono stati pubblicati su Bioelectrochemistry. Da anni il gruppo di ricerca Laboratorio di sensori elettrochimici (LSE) del DSMN si occupa di sviluppo di sensori per PFAS: nel 2019, LSE ha brevettato un sensore per la determinazione del PFOS, acido perfluoroottansolfonico.

 “Crediamo che queste visualizzazioni possano aiutare chiunque a capire concretamente gli effetti che questi contaminanti hanno sul nostro organismo e far percepire l’importanza dei nostri studi”  fa presente il Prof. Alessandro Angelini.

Questo progetto di divulgazione, nato un po’ per caso dall’incontro e dall’entusiasmo di due studentesse, Sara Corazza e Giulia Moro, evidenzia quanto sia importante il dialogo interdisciplinare e quale possa essere per il nostro Ateneo il valore aggiunto della collaborazione scientifica tra gruppi di ricerca di ambiti tradizionalmente considerati separati e distanti

Seguite gli sviluppi del progetto su LinkedIn : #PFASensing, #XRmol, #InsideBiomolecules

Il team di ricerca (a cura di Rachele Svetlana Bassan)