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Ciencia y Tecnología
Brasil | 14-01-2020

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Estudio puede contribuir a jerarquizar la terapia fotodinámica   
Agencia FAPESP ( Brasil )
André Julián. Traducción Programa INFOSALUD
Los resultados de un estudio publicado en el Journal of the American Chemical Society podrán contribuir a priorizar las técnicas de terapia fotodinámica, hechas a base de compuestos que, al ser expuestos a la luz, desencadenan procesos bioquímicos capaces de rompen la membrana de células objetivo.

Conducida por un grupo vinculado al Centro de Investigación de Procesos Redox en Biomedicina (Redoxoma), la investigación mostró que la degradación de los llamados fotosensibilizadores, que son las moléculas utilizadas para hacer que las células sean más sensibles a la luz, es un paso clave en la acción de esos compuestos. Hasta entonces, se creía que, para ser eficientes, los fotosensibilizadores no podrían sufrir degradación de la luz (foto-blanqueo) durante el proceso.

Redoxoma es un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) financiado por la FAPESP en el Instituto de Química (IQ) de la Universidad de São Paulo (USP).

Para llegar a las conclusiones descriptas en el artículo, los investigadores desarrollaron diferentes pigmentos orgánicos sensibles a la luz conocidos como porfizarinas. El objetivo era comprender qué procesos inducen estas moléculas en la membrana celular cuando se exponen a la luz.

Todas las porfizarinas utilizadas en la investigación fueron capaces de generar la misma cantidad de oxígeno simple (especies excitadas electrónicamente de la molécula de oxígeno), un conocido factor inductor de oxidación de las membranas expuestas a la luz. De esta manera, los investigadores pudieron observar más atentamente otros procesos causantes de daño celular inducido por los pigmentos.

“Hemos visto que las porfizarinas, además de actuar como fotosensibilizadores a través del mecanismo ya conocido de producción de oxígeno simple, también actúan como agentes oxidantes por reacciones de contacto, eliminando electrones directamente de los enlaces dobles de lípidos. El resultado de estas reacciones es la formación de radicales libres, que oxidan los lípidos presentes en la membrana celular y generan más daño, potencializando su efecto ", explicó Thiago Teixeira Tasso, primer autor del artículo. La investigación se realizó durante su pasantía postdoctoral en IQ-USP con el apoyo de FAPESP. Tasso es actualmente profesor en el Instituto de Ciencias Exactas de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG).

En un artículo anterior, el grupo coordinado por Mauricio da Silva Baptista, profesor de IQ-USP y coautor del artículo, había demostrado que un factor importante en el daño irreversible de la membrana era la formación de aldehídos lipídicos, sustancias que abren los poros en la estructura externa de la célula y conducen a la fuga de contenido interno (lea más en: agencia.fapesp.br/29505).

“El descubrimiento tiene el potencial de cambiar el paradigma de que la degradación del fotosensibilizador sería perjudicial y disminuiría su eficiencia. En el estudio, observamos que, dependiendo de la molécula, este foto-blanqueo puede ser beneficioso y aumentar el daño causado a la membrana ”, dijo Baptista.

El trabajo es parte del proyecto "Fotosensibilizadores: estudios de propiedades fundamentales y aplicaciones biológicas", apoyado por FAPESP y coordinado por Paula Homem-de-Mello, profesora del Centro de Ciencias Naturales y Humanas de la Universidad Federal de ABC (CCNH-UFABC).

Destrucción de membrana
Para contribuir a la creación de fotosensibilizadores más eficientes, el grupo IQ-USP busca comprender los mecanismos que causan daño a la membrana y, en consecuencia, inducen la muerte celular (lea más en: agencia.fapesp.br/20700 y agencia.fapesp. br / 26531)

En el estudio, los investigadores compararon dos fotosensibilizadores a base de porfizarina. Ambos tienen propiedades fotofísicas similares, pero diferentes sensibilidades de fotoblanqueo.

En dos modelos capaces de simular la membrana celular in vitro (a través de sustancias que también se encuentran en las células) se observó que cuanto mayor era la velocidad de fotoblanqueo de los fotosensibilizadores, más rápido se inducía la formación de poros en la estructura. Esto se debe a que el fotosensibilizador, cuando se expone a la luz, extrae electrones del doble enlace que se produce en los lípidos de la membrana, lo que hace que se rompan.

“Descubrimos que el foto-blanqueo, algo que fue evitado por cualquiera que sintetiza este tipo de molécula, es realmente importante. Entonces, en lugar de evitar este fenómeno, uno debería dar preferencia a las moléculas que más se degradan y volver a aplicarlas cuando sea necesario ”, explicó Baptista.

El grupo ahora prueba los fotosensibilizadores utilizados en el estudio en células humanas para ver si el fenómeno se repite. Si se confirma el resultado, las moléculas pueden enviarse para pruebas en animales.

El artículo “Photobleaching Efficiency Parallels the Enhancement of Membrane Damage for Porphyrazine Photosensitizers” (doi: 10.1021/jacs.9b05991), de Thiago T. Tasso, Jan C. Schlothauer, Helena C. Junqueira, Tiago A. Matias, Koiti Araki, Érica Liandra-Salvador, Felipe C. T. Antonio, Paula Homem-de-Mello y Mauricio S. Baptista, puede leerse en: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05991.