Investigadores de IQS participan en el proyecto AMYLIGHT, cuyo objetivo es desarrollar estrategias foto-terapéuticas para tratar las enfermedades relacionadas con la amiloidosis, como son el Alzheimer o la enfermedad de Parkinson.
Unión de los fotocatalizadores a fibras amiloides patogénicas, para su destrucción selectiva al ser irradiadas
El plegamiento defectuoso y la agregación de proteínas en fibras amiloides es el origen de muchos trastornos neurodegenerativos, como por ejemplo la enfermedad de Parkinson y el Alzheimer. La amiloidosis se produce cuando las sustancias «amiloides» – proteínas anormales que se generan en la médula ósea – se acumulan en determinados tejidos u órganos.
En los últimos años se han desarrollado herramientas fotoquímicas para bloquear la agregación de los amiloides. Estas estrategias se basan en catalizadores de foto-oxigenación (o fotocatalizadores), es decir, compuestos que son capaces de fotosensibilizar la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), típicamente oxígeno en su estado electrónico singlete, que una vez formadas reaccionan con los péptidos amiloides para alterar su agregación.
Si bien se ha logrado la degradación de agregados amiloides utilizando varios compuestos fotocatalizadores, las principales limitaciones de esta estrategia son la baja eficacia de la fotooxigenación y la baja selectividad de la fotodegradación producida.
Proyecto AMYLIGHT
Así surge AMYLIGHT, un proyecto colaborativo internacional de tres años de duración (2019-2021) con el objetivo de desarrollar estrategias basadas en la fototerapia para el tratamiento de enfermedades relacionadas con el desarrollo de amiloides. Se trata de uno de los proyectos convocados por la Agencia Estatal de Investigación (AEI), para celebrar los 150 años de relaciones diplomáticas entre Japón y España.
AMYLIGHT está liderado por la Dra. Cristina Flors del Instituto IMDEA Nanociencia y participan en el mismo el grupo de investigación AppLightChem de IQS School of Engineering, liderado por el Profesor Dr. Santi Nonell, y el grupo del Dr. Youhei Sohma de la University of Tokyo.
Los problemas asociados al desarrollo de amiloides se abordan desde dos ámbitos. Por una parte, el equipo del Dr. Sohma sintetiza una serie de nuevos compuestos prometedores basados en la familia de los Borodipirrometanos (BODIPYs), con propiedades fotoquímicas favorables y amplia diversidad estructural. Estos compuestos incorporan una unidad de detección para estructures amiloides de orden superior, "activando" la producción de oxígeno singlete selectivamente cuando están unidos a agregados.
Por su parte, los grupos de la Dra. Flors y del Dr. Nonell investigan el mecanismo de fotodegradación inducido por estos compuestos al nivel de fibra única, utilizando técnicas avanzadas como la nanoscopía (microscopía de fuerza atómica y microscopía de fluorescencia de super-resolución), y la detección resuelta en el tiempo de la emisión de oxígeno singlete en el infrarrojo cercano. Se pretende con ello visualizar, cuantificar y racionalizar la producción de oxígeno singlete por los fotocatalizadores, una vez unidos a la fibra amiloide y los defectos estructurales de la misma.
Los estudios combinados de microscopía y espectroscopía proporcionan una visión unificada del daño inducido por la luz y el desensamblaje de los agregados amiloides, así como un conjunto de reglas de diseño para la próxima generación de agentes fototerapéuticos.
Finalmente, los fotocatalizadores optimizados se ensayarán en modelos de la enfermedad en ratones para demostrar su efecto fototerapéutico.
AMYLIGHT es uno de los tres proyectos financiados por el Gobierno de España, a través de la Agencia Estatal de Investigación (AEI), en el marco de cooperación entre la AEI y la Japanese Medical Research Agency (AMED).
