Crio-microscopia elettronica: evoluzione e recenti sviluppi di una tecnica oggi al servizio della medicina.

La crio-microscopia elettronica è una tecnica analitica che da pochi anni si è diffusa nel campo della biologia strutturale raccogliendo successi su diversi fronti. Nonostante possa sembrare uno strumento di ultimissima generazione, le sue radici risalgono a più di 50 anni fa. Infatti solo dopo un lungo periodo di perfezionamento, necessario ad eliminare problematiche intrinseche alla tecnica, la cryo-EM è potuta diventare realmente fruibile dal campo della biologia. Sono tre, in particolare, le menti geniali che si celano dietro a questo successo, ognuna delle quali ha contribuito in maniera differente al suo sviluppo. Partendo dall'inglese Richard Henderson, che per primo con i suoi studi sulla batteriorodopsina ne intuì le potenzialità, passando poi per Jacques Dubochet, capace di ideare una nuovissima metodica per la preparazione del campione in grado di preservarne l'integrità durante l'esposizione al fascio di elettroni. Il suo metodo di vetrificazione si rivelò così efficace che ancora tutt'oggi è impiegato nei laboratori di microscopia. Infine Joachim Frank, ricercatore americano, che grazie alle sue conoscenze di matematica e informatica sviluppò gli algoritmi capaci di estrapolare, a partire da semplici immagini bidimensionali, dei modelli tridimensionali delle bio-molecole. Nei primi anni '90 le immagini raccolte con cryo-EM risultavano essere ancora piuttosto rudimentali, e solo intorno agli anni 2012/2013, con la comparsa sul mercato di nuovi detector, la crio-microscopia elettronica poté finalmente fare un enorme balzo avanti diventando una colonna portante della biologia strutturale e vincendo anche il premio Nobel nel 2017. Tra le tante applicazioni di questa nuova tecnica si rivelano particolarmente interessanti le opportunità che offre in campo medico e farmacologico. Un recente esempio di tale potenzialità si è presentato con la diffusione del nuovo coronavirus (SARS-CoV-2). Patogeno capace di scatenare una pandemia nei primi mesi del 2020, ha innescato una corsa ad un vaccino in tutti i laboratori del mondo. Per questo motivo un gruppo di ricercatori, avvalendosi proprio della cryo-EM, ha purificato e poi analizzato la struttura della proteina spike che il virus utilizza per mediare il suo ingresso nelle cellule ospite. E' stato estrapolato in brevissimo tempo un modello tridimensionale del trimero proteico glicosilato con risoluzione 3.5 Å, a partire dal quale sarà possibile iniziare lo studio per sviluppare anticorpi capaci di neutralizzare il virus.