Sensibili alla luce in modo inebriante

Per molti, l'abbreviazione THC (tetraidrocannabinolo) evoca immagini di marijuana, fumo e sballo. Ma anche la medicina è interessata a questa sostanza. Usata per trattare malattie gravi, allevia i crampi muscolari, il dolore, la perdita di appetito e la nausea.

Il THC esercita il suo effetto legandosi ai recettori corrispondenti, i recettori dei cannabinoidi 1 (recettori CB1). Questi recettori sono situati nella membrana delle cellule e sono presenti in gran numero nel sistema nervoso centrale e periferico. I recettori CB1 svolgono un ruolo importante in relazione alla memoria, alla coordinazione dei movimenti, all'umore e ai processi cognitivi.

Recettori importanti per la trasmissione del segnale

Quando una molecola di THC si lega a un recettore CB1, ne cambia la forma, innescando numerose cascate di segnalazione all'interno della cellula. Tuttavia, è ancora difficile studiare i recettori CB1 e le loro diverse funzioni perché i cannabinoidi come il THC sono molto amanti dei grassi e quindi spesso si incastrano in modo incontrollato nelle membrane costituite da molecole di grasso. Una migliore conoscenza dei recettori CB1 è quindi importante per poter utilizzare il THC o le sue varianti in modo più specifico per applicazioni farmaceutiche e mediche.

Per studiare le diverse interazioni dei recettori CB1 con i cannabinoidi, i chimici guidati dal professor Erick Carreira dell'ETH hanno creato molecole di THC la cui struttura può essere modificata con la luce. I loro risultati sono riportati nell'ultimo numero della rivista scientifica pagina esternaRivista della Società Americana di Chimica.

THC con antenna sensibile alla luce

Gli scienziati hanno sintetizzato quattro varianti - i cosiddetti derivati - del THC. Per farlo, i ricercatori hanno collegato un'antenna sensibile alla luce alla molecola di THC. Grazie all'antenna, le molecole modificate possono essere manipolate in modo specifico con la luce di determinate lunghezze d'onda. Sotto la luce ultravioletta, la struttura spaziale dell'antenna cambia. Questo cambiamento viene invertito dalla luce blu.

I ricercatori hanno testato due di questi derivati in coltura cellulare su cellule vive. Come il THC naturale, i derivati si agganciavano ai recettori CB1. Quando i ricercatori hanno irradiato il derivato del THC con luce ultravioletta, questo ha cambiato la sua struttura come previsto dai ricercatori, attivando così il recettore CB1. Tra le altre cose, questo innesca l'apertura dei canali ionici del potassio situati nella membrana cellulare e gli ioni potassio escono dalla cellula. I ricercatori hanno potuto misurare questo fenomeno con un elettrodo inserito nella cellula.

Sotto la luce blu, il derivato del THC ha assunto la sua forma originale, spegnendo così il recettore CB1. I canali ionici si sono chiusi e il flusso di potassio si è fermato. I ricercatori sono stati in grado di attivare e disattivare questi processi più volte utilizzando impulsi di luce dei colori corrispondenti.

Il controllo della luce come base

"Con questo lavoro siamo riusciti a dimostrare il principio: Le varianti del THC sensibili alla luce sono uno strumento adatto per controllare e influenzare i recettori CB1", riassume Michael Schafroth, che ha collaborato in modo determinante a questo studio come dottorando sotto l'ETH Professor Carreira. Ora hanno una base importante per ulteriori progetti che sono già in corso". Un altro dottorando del gruppo di Carreira, Roman Sarott, sta lavorando alla sintesi di ulteriori derivati del THC che reagiscono alla luce rossa a onde lunghe. "La luce rossa penetra più in profondità nei tessuti rispetto alla luce blu", dice Sarott. "Se vogliamo studiare i recettori CB1 in un organismo vivente, abbiamo bisogno di molecole che possano essere attivate con la luce rossa".

Oltre ai ricercatori del gruppo di Carreira, hanno partecipato a questo progetto interdisciplinare anche scienziati di spicco della New York University, dell'Indiana University Bloomington, della University of Southern California e della Ludwig Maximilian University di Monaco.

Punto di partenza per la medicina

Gli effetti inebrianti e terapeutici del THC sono noti da tempo in molte culture. Il principio attivo THC ha portato alla scoperta del cosiddetto sistema endocannabinoide, che comprende sostanze endogene ed esogene della classe dei cannabinoidi e i loro recettori nell'organismo.

Anche l'industria farmaceutica è interessata a comprendere meglio il sistema endocannabinoide, in modo da poter utilizzare meglio i singoli componenti a fini farmaceutici. Il sistema è visto come un possibile punto di partenza per il trattamento delle dipendenze, dell'obesità, della depressione, ma anche del morbo di Alzheimer o del morbo di Parkinson.