Noves molècules desenvolupades en IBEC permeten dilatar la pupil·la amb llum

Un estudi liderat per investigadors del Grup ‘Nanoprobes i Nanoswitches’ de l’Institut de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) mostra, per primera vegada, que les proteïnes receptores que controlen processos com la reacció de la pupil·la poden regular-se amb llum i nous compostos químics denominats “Adrenoswitches”.

Read more…

El descobriment obre el camí al desenvolupament de teràpies més segures i efectives dirigides als receptors adrenèrgics com, per exemple, en els procediments oftalmològics.

Adrenoswitches

És possible dilatar les pupil·les utilitzant llum? La resposta semblaria ser que no, ja que aquestes estan dissenyades per a ajustar-se a la intensitat de la llum ambiental, precisament en el sentit contrari. És per això que, per a una prova comunament realitzada pels oftalmòlegs per a examinar el nervi òptic i la retina, sigui necessari dilatar la pupil·la amb medicaments, els anomenats agents midriàtics. Desafortunadament, aquests procediments de dilatació de la pupil·la presenten efectes secundaris adversos com visió borrosa, augment de la sensibilitat a la llum i augment de la pressió ocular.

Ara, investigadors del grup ‘Nanoprobes and Nanoswitches’ de l’Institut de Bioingeniería de Catalunya (IBEC), també investigadors CIBER-BBN, liderats pel professor de recerca ICREA Pau Gorostiza, en col·laboració amb diversos instituts de recerca (UAH, EHU, UAB, IRB, IDIBAPS), han trobat una alternativa innovadora.

En un estudi publicat en la revista Angewandte Chemie International Edition, els investigadors han demostrat que els receptors adrenèrgics o adrenoceptors es poden “encendre i apagar” utilitzant llum i un conjunt de noves molècules desenvolupades en IBEC. Els investigadors van anomenar aquestes molècules innovadores com “adrenoswitches”, o “interruptors adrenèrgics”. Per a demostrar l’efecte d’aquests interruptors moleculars, els investigadors es van centrar en un òrgan que ofereix una finestra perfecta a la llum: l’ull. Una manera d’induir la dilatació de la pupil·la és utilitzar agonistes dels adrenoceptors, proteïnes que s’expressen en gairebé qualsevol òrgan i teixit del cos humà i que regulen, també, importants funcions fisiològiques com la freqüència cardíaca i respiratòria, la digestió, el to vascular, el diàmetre de la pupil·la i la secreció de glàndules.

Adrenoswitches” o interruptors adrenèrgics, molècules innovadores assajades in vivo 

Utilitzant anàlegs no convencionals d’una molècula fotosensible anomenada azobenzè, els investigadors van dissenyar els nous compostos. Van demostrar, primer, que aquests “adrenoswitches”, són capaços, sota les condicions adequades d’il·luminació, de dilatar els vasos sanguinis en rates (efecte antihipertensiu) i de reduir la mobilitat en el peix zebra (efecte sedant).

La diferència entre molècules comercialitzades i els nous “adrenoswitches” radica en el fet que aquests últims estan inactius en la foscor, mentre que la il·luminació amb llum violeta activa la seva acció, de tal manera que és possible controlar millor el seu ús. Els agents dilatadors dels ulls (midriàtics) que s’utilitzen habitualment en diversos procediments oftàlmics, presenten efectes secundaris. És per això que la indústria farmacèutica està buscant nous fàrmacs que puguin desactivar la seva acció després de l’exploració ocular. Per contra, els investigadors de l’IBEC van imaginar un fàrmac que dilatés la pupil·la només durant l’examen, i que després es desactivés, tan aviat com s’apagués la llum.

Figura: El grau de dilatació de la pupil·la està regulat per α-adrenoceptors situats en el múscul dilatador de l’iris. L’exposició a la llum intensa indueix una contracció espontània de la pupil·la com a mecanisme reflex per a protegir la retina. Adrenoswitch-1, un agonista fotocròmic α-adrenèrgic (A), provoca una resposta en ratolins cecs després de l’activació amb llum violeta (B). En animals silvestres, el compost va inhibir el reflex pupil·lar causat per la llum violeta (traç porpra), mentre que la resposta a la llum visible es va mantenir (traç verd) (C) Font: Angewandte Chemie International Edition, 2020. 

Les molècules que hem desenvolupat, denominades Adrenoswitches, podrien ser una eina disruptiva per a activar de manera selectiva processos fisiològics amb un raig de llum, i desenvolupar teràpies segures i efectives.

Davia Prischich. Investigadora de l’IBEC i autora principal de l’article. 

Quan es va provar en ratolins cecs, les pupil·les dels quals no responen a la il·luminació, la molècula adrenoswitch-1 va provocar una dilatació de la pupil·la que es va revertir en retirar la font de llum activadora. En els animals silvestres, va inhibir el reflex de contracció de la pupil·la en activar-la amb llum violeta. S’espera que la troballa permeti àmplies aplicacions fonamentals i terapèutiques, ja que combina la selectivitat de la modulació farmacològica amb les propietats precises de la llum.


Article de referencia: 

Davia Prischich, Alexandre M. J. Gomila, Santiago Milla-Navarro, Gemma Sangüesa, Rebeca Diez-Alarcia, Beatrice Preda, Carlo Matera, Montserrat Batlle, Laura Ramírez, Ernest Giralt, Jordi Hernando, Eduard Guasch, J. Javier Meana, Pedro de la Villa, Pau Gorostiza.Adrenergic modulation with photochromic ligandsAngewandte Chemie, International Edition. 2020.