Investigadores han desarrollado moléculas fotosensibles que se activan con luz, mejorando la precisión y seguridad de tratamientos oncológicos al reducir efectos colaterales en células sanas.
Un equipo de investigación internacional ha logrado desarrollar una innovadora clase de moleculas fotosensibles que pueden ser activadas mediante estímulos luminosos, lo que representa un avance significativo en la búsqueda de terapias oncológicas más precisas y menos invasivas. Este hallazgo fue presentado en el Journal of the American Chemical Society, resultado de la colaboración entre el NanoBio Interface Lab de la Universidad de Bolonia, bajo la dirección de Matteo Calvaresi, y el grupo del Premio Nobel de Química Ben L. Feringa, de la Universidad de Groningen en los Países Bajos.
El objetivo principal del estudio fue encontrar soluciones a los efectos secundarios asociados con muchos tratamientos antitumorales actuales. Estos medicamentos suelen intercalarse en el ADN de las células cancerosas para bloquear su replicación, pero también afectan al ADN de células sanas, causando efectos adversos significativos.
Los investigadores diseñaron moléculas que utilizan interructores moleculares conocidos como «diazocinas», las cuales cambian su forma cuando se exponen a diferentes longitudes de onda de luz. Esto permite que las moléculas sean activadas únicamente en el momento y lugar deseado: en una configuración, se unen al ADN, mientras que en otra pierden esta capacidad. El proceso es completamente reversible y puede ser controlado mediante luz visible, manteniendo su eficacia incluso tras múltiples ciclos de activación e inactivación.
"Lo realmente extraordinario de este estudio es la posibilidad de controlar remotamente y de manera reversible la interacción con el ADN utilizando solo luz", afirma Matteo Calvaresi, profesor del Departamento de Química "Giacomo Ciamician" en la Universidad de Bolonia y investigador en el IRCCS Policlinico di Sant’Orsola. "Esto significa que podríamos imaginar futuros fármacos quimioterapéuticos que se activen sólo donde y cuando sea necesario, reduciendo drásticamente la toxicidad sistémica del tratamiento".
A través de un diseño meticuloso, el equipo bolognese identificó las características estructurales necesarias para que las moléculas pudieran insertarse entre las bases del ADN controladamente, inspirándose en los fármacos quimioterapéuticos existentes e incorporando un interruptor molecular dentro de su estructura. Estas moléculas fueron sintetizadas y validadas por el grupo del profesor Ben L. Feringa, quien recibió el Premio Nobel junto a Jean-Pierre Sauvage y Fraser Stoddart en 2016 por sus contribuciones al desarrollo de máquinas moleculares.
Los resultados obtenidos son muy prometedores: estas moléculas son inofensivas en la oscuridad, pero al ser iluminadas con luz específica cambian su forma, se unen al ADN e inducen la muerte celular en células tumorales. "Este tipo de control molecular representa uno de los objetivos más ambiciosos en química contemporánea y abre escenarios extremadamente prometedores para la medicina futura", concluye Calvaresi. La fotofarmacología busca "activar" el medicamento solo en el tejido objetivo mediante un estímulo externo —en este caso, luz— logrando así un control espacial y temporal sobre la actividad terapéutica.
Los hallazgos han sido publicados en el Journal of the American Chemical Society, bajo el título “Fully Reversible Photocontrol over DNA Intercalation with Visible Light”. En esta investigación participaron también Edoardo Jun Mattioli y Giuseppe Giangreco, representando a la Universidad de Bolonia (Departamento de Química “Giacomo Ciamician”) y al IRCCS Policlinico di Sant’Orsola.
Dicha investigación fue apoyada por la Fondazione AIRC, como parte del proyecto NanoPhage, desarrollado en el NanoBio Interface Lab. Este esfuerzo está dedicado a crear nuevas estrategias terapéuticas basadas en el uso selectivo de luz o ultrasonido para activar medicamentos directamente en los sitios deseados, con miras a aumentar su eficacia y reducir efectos indeseados sobre tejidos sanos.
Las moléculas fotosensibles son compuestos que pueden unirse o disociarse del ADN mediante estímulos luminosos. Esto permite activar el tratamiento en el momento y lugar deseados, lo que potencialmente mejora la precisión de las terapias oncológicas.
Las moléculas utilizan interructores moleculares llamados "diazocinas" que cambian de forma cuando son irradiadas con luz de diferentes longitudes de onda. Este proceso es reversible y se puede controlar con luz visible, permitiendo que las moléculas se activen solo donde y cuando sea necesario.
Los medicamentos basados en estas moléculas podrían reducir drásticamente la toxicidad sistemática al actuar únicamente en el tejido tumoral, minimizando así los efectos secundarios asociados a los tratamientos convencionales que afectan también a células sanas.
La fotofarmacología busca activar los fármacos solo en el tejido objetivo mediante un estímulo externo, como la luz. Esto representa un avance significativo hacia un control más preciso y temporal de las actividades terapéuticas en medicina.