Fotofarmacología: control de las células con luz

El inhibidor fotosensible puede controlar específicamente la división y la muerte celular - una herramienta prometedora para elucidar los procesos esenciales y desarrollar nuevas terapias para el tumor

03.11.2020 - Alemania

Tanto para la investigación básica como para las aplicaciones médicas, es esencial poder controlar con precisión los procesos biológicos y químicos. Los pulsos de luz pueden ser controlados con gran precisión en el tiempo y el espacio, por lo que el desarrollo de herramientas moleculares controlables por la luz es un objetivo central de la biología química. Esos instrumentos pueden contribuir de manera decisiva a dilucidar los mecanismos fundamentales, comprender en detalle las enfermedades y elaborar nuevas estrategias terapéuticas. En cooperación con el químico Henry Dube (desde abril de 2020 FAU Erlangen-Nuremberg, anteriormente LMU), los científicos dirigidos por la bióloga celular Esther Zanin del Biocentro de la LMU han logrado ahora dotar a un inhibidor químico de un grupo protector sensible a la luz y controlar así dos procesos celulares fundamentales con la luz: la división celular y la muerte celular.

La división celular es un proceso altamente complejo en el que una regulación estricta asegura que las células se dividan sólo en el momento adecuado y de la manera correcta. Las células defectuosas son eliminadas por la muerte celular programada, conocida como apoptosis. Ambos procesos dependen del proteasoma, una maquinaria celular que degrada las proteínas defectuosas o innecesarias.

"Ahora hemos equipado un establecido y versátil inhibidor químico de la proteasoma con un grupo protector sensible a la luz", dijo Zanin. "Este grupo protege el centro catalítico del inhibidor para que no pueda unirse a la proteasoma." En la oscuridad, el inhibidor está por lo tanto inactivo y la proteasoma funciona normalmente. Sin embargo, cuando las células son irradiadas con luz azul, el grupo protector se desprende, el inhibidor se une e inhibe la proteasoma. Dado que la irradiación puede ser controlada específicamente, los científicos pudieron activar el inhibidor con mucha precisión. "Esto nos permitió usar la luz azul en las células cancerosas para detener la división celular en una determinada etapa o para matar específicamente las células", explica Zanin.

Los científicos están convencidos de que el nuevo inhibidor de la proteasoma controlado por la luz es una herramienta valiosa para estudiar los procesos dinámicos. Entre ellos se incluye, por ejemplo, el desarrollo de organismos durante los cuales las células y los tejidos cambian rápidamente y con enormes diferencias en áreas pequeñas. En general, los inhibidores de la proteasa son también medicamentos prometedores, por ejemplo en la terapia del cáncer. "La posibilidad de activarlos de forma específica para cada lugar y momento podría en el futuro hacer que los tratamientos fueran más eficaces y reducir considerablemente los efectos secundarios", dijo Zanin. "Sin embargo, esto requiere más estudios porque el inhibidor que se utiliza aquí no puede ser utilizado como una droga en su forma actual", dijo Zanin.

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