Controlar el efecto de las drogas con mayor precisión

Efectos secundarios no deseados en el cuerpo, resistencia a los medicamentos o residuos nocivos para el medio ambiente: los medicamentos no solo curan enfermedades o alivian el dolor, sino que también pueden tener efectos negativos en las personas o el medio ambiente. Esto podría reducirse con compuestos médicos que solo están activos en el sitio de una enfermedad en el cuerpo.

Un equipo de investigación de Farmacia y Química de la Universidad de Kiel (CAU), junto con colegas de Barcelona y Glasgow, ha logrado ahora desarrollar un estrógeno que puede ser activado específicamente por la luz. De esta manera, el efecto biológico de la hormona sexual puede limitarse a un área significativamente más pequeña que una célula. El equipo de investigación publicó recientemente sus hallazgos en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense.

Los residuos de hormonas contaminan las aguas residuales

Los estrógenos artificiales también se utilizan como medicamentos, por ejemplo en anticonceptivos hormonales, para el tratamiento del cáncer de mama o contra los síntomas de la menopausia. Si llegan a las aguas residuales, esto puede afectar el equilibrio hormonal de los peces y otros organismos, por ejemplo, y, en última instancia, poner en peligro su fertilidad.

«Los riesgos como los residuos de medicamentos en el agua potable o residual se conocen desde hace mucho tiempo. Otro problema con la aplicación de medicamentos es el daño del tejido sano vecino, por ejemplo, en la quimioterapia. La fotofarmacología podría proporcionar nuevos enfoques para este problema», explica Rainer Herges, Catedrático de Química Orgánica de la CAU.

Este campo de investigación relativamente nuevo trata sobre el desarrollo de compuestos que pueden activarse y desactivarse específicamente mediante la luz en diferentes longitudes de onda, por ejemplo, directamente en el sitio de una inflamación o un tumor en el cuerpo. La base de tales compuestos activos son moléculas «conmutables», como las diazocinas. Cambian su configuración y por lo tanto sus propiedades cuando se exponen a ciertos estímulos externos.

Limitación de efectos a una celda por primera vez

Junto con Christian Peifer, Catedrático de Química Farmacéutica de la CAU, e investigadores de las Universidades de Glasgow y Ramon Llull de Barcelona, ​​Rainer Herges ha conseguido ahora producir moléculas de diazocina cuyo efecto es equivalente al de los estrógenos pero que se pueden activar y desactivar con luz.

Las moléculas de diazocina muestran una similitud estructural muy alta con el estrógeno natural estradiol. Esto les permite acoplarse a los receptores de estrógeno en ciertos tejidos del cuerpo e iniciar reacciones.

Cuando se exponen a la luz azul con una longitud de onda de 400 nanómetros, su efecto biológico se enciende, y cuando se exponen a la luz verde (530 nanómetros), su efecto biológico se apaga. En su forma activada, uno de los compuestos tiene un efecto aún más fuerte que el estradiol, que se considera el más poderoso de los estrógenos naturales.

«Pero la verdadera ‘estrella’ de nuestro estudio es una molécula que pierde inmediatamente su actividad después de abandonar el receptor de estrógeno. Solo es biológicamente activa cuando se expone brevemente a la luz y se une simultáneamente al receptor», dice Herges.

Por lo tanto, el efecto de un compuesto puede limitarse a un rango de tamaño significativamente más pequeño que una célula. Los grupos de investigación han desarrollado así una herramienta para estudiar la actividad biológica de un compuesto con una resolución subcelular previamente inalcanzable. «Este es un paso significativo en la investigación fotofarmacológica: ya hemos recibido comentarios muy positivos de la comunidad científica internacional», dice Herges.

Los medicamentos de luz conmutable ya están en pruebas preclínicas

«La estructura básica de las nuevas moléculas puede ser adecuada para desarrollar fármacos de luz conmutable para el tratamiento de la osteoporosis y el cáncer de mama», Peifer ofrece una posible perspectiva de futuro. Se están preparando otros proyectos con medicamentos de luz conmutable.

Rainer Herges y otros investigadores de Barcelona y Kiel ya han publicado (en Letras Orgánicas, en 2019) una sustancia controlable por la luz que se puede usar para controlar la actividad de las neuronas individuales. Sin embargo, es probable que pasen varios años antes de que los medicamentos controlables por la luz se utilicen en la práctica clínica.