Los investigadores de la BU diseñan genes artificiales para percibir las respuestas celulares a las drogas
Se cree que la comprensión de la comunicación celular es la clave para el desarrollo de nuevos y mejores medicamentos para una amplia gama de condiciones de salud.
Los investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Boston (BUSM) han desarrollado e implementado una nueva forma de entender mejor cómo se comunican las células humanas entre sí, cómo se interrumpe esta comunicación en las enfermedades humanas y cómo esto puede corregirse farmacológicamente.
qimono/ Pixabay
Su método consiste en un conjunto de "biosensores", que son genes artificiales que pueden ser introducidos en las células para informar en tiempo real cuando se enciende un grupo importante de moléculas de señalización. Estas moléculas de señalización, las "proteínas G", son interruptores moleculares de encendido y apagado dentro de las células. Son activadas por una gran familia de proteínas receptoras que perciben una gama muy amplia de estímulos, incluyendo la luz, los olores, los neurotransmisores y las hormonas.
Este mecanismo de señalización ha sido estudiado durante varias décadas. Sin embargo, lo nuevo de estos "biosensores" es que fueron desarrollados para estudiar las proteínas G con una precisión que antes no era posible. "Estos biosensores son buenos 'espías' en el sentido de que pueden decirnos lo que las proteínas G están haciendo en tiempo real con una resolución de decenas de milisegundos, pero sin interferir con el proceso de señalización que se está observando", explicó el autor correspondiente Mikel García-Marcos, PhD, profesor asociado de bioquímica en BUSM. "Además, nuestros biosensores tienen la ventaja de una fácil implementación, lo que nos permite estudiar las proteínas G directamente en sistemas experimentales que antes no estaban disponibles".
Los investigadores utilizaron la ingeniería molecular para crear sus biosensores tomando prestadas partes de los genes existentes, incluidos los genes que codifican las proteínas fluorescentes de las medusas, las proteínas que cambian de forma y que hacen que los músculos se contraigan, las proteínas que emiten luz de los camarones de aguas profundas y las proteínas que se sabe que reconocen específicamente las proteínas G activas. A continuación, introdujeron los genes de ingeniería que hacen los biosensores en varios tipos diferentes de células y estudiaron la forma en que respondían a la estimulación de los estímulos naturales, como los neurotransmisores o las drogas de uso clínico.
Según los investigadores, más de un tercio de los medicamentos aprobados por la FDA funcionan activando o inhibiendo la señalización de las proteínas G, incluyendo medicamentos comunes para la alergia, descongestionantes nasales, medicamentos altamente prescritos para la presión arterial, tratamiento de primera línea para el Parkinson, analgésicos, antipsicóticos, así como cannabis y opiáceos.
El autor principal, Marcin Maziarz, PhD, posdoctorado en el laboratorio de García-Marcos, cree que estos biosensores pueden ser fundamentales para el descubrimiento y el desarrollo de medicamentos y para caracterizar el modo de acción de muchos medicamentos existentes. "Lo que estamos haciendo hoy es importante porque permitirá a los investigadores identificar con mayor facilidad y precisión los medicamentos con más probabilidades de éxito en los ensayos clínicos, ya que muchos medicamentos que inicialmente se muestran prometedores en los sistemas experimentales finalmente no dan resultados clínicos", dijo.
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