Efímero cuan destello: impulsos luminosos para activar o inactivar mecanismos de señalización en células vivas

El proyecto financiado por la Unión Europea R’BIRTH (Brain Imaging Return to Health) se propuso estudiar los mecanismos moleculares que participan en patologías asociadas a la edad. Los miembros del equipo del proyecto publicaron recientemente en la revista «Nature Communications» que aplicaron una técnica de científica revolucionaria para inducir la resonancia en los circuitos de señalización de células de mamífero con destellos de luz.

Los científicos utilizaron esta técnica de resonancia para controlar la activación o inactivación de los mecanismos de señalización que permiten a las células interactuar con el entorno. Se trata de un gran avance pues estos mecanismos de señalización afectan la expresión de las enfermedades degenerativas. El resultado es especialmente auspicioso por la posibilidad de utilizar la misma estrategia en cualquier circuito celular.

Las posibilidades de la resonancia en circuitos celulares

Tal como se publicó en «Nature Communications», los miembros del equipo del proyecto R’BIRTH diseñaron herramientas denominadas inhibidores optogenéticos que controlan a los reguladores de la función celular, las cinasas de proteína, como lo es la cinasa aminoterminal c-Jun (JNK), con energía luminosa. El equipo demostró que los destellos luminosos a frecuencias específicas que inhiben a la JNK en el citoplasma celular también producen un efecto inhibidor en la expresión de genes en el núcleo, un logro hasta ahora considerado imposible.

Una vez que se determinen las frecuencias, será posible utilizar esta técnica en diversos circuitos de señalización, u se abrirá el camino hacia nuevos avances terapéuticos en áreas como el tratamiento del cáncer. Además, el uso de diferentes frecuencias de inhibición podrá ser de gran utilidad para superar la resistencia a los fármacos, un problema importante para la industria dado el coste de miles de millones de euros que supone desarrollar fármacos nuevos. Actualmente, el equipo de investigación se propone innovar en esta área.

Conocer los mecanismos moleculares con el fin de mejorar el diagnóstico y tratamiento

El proyecto R’BIRTH tiene dos objetivos generales de investigación. En primer lugar, identificar las dianas del tratamiento con fármacos, junto con los reactivos que podrían interferir con los circuitos de disfunción neurológica. En segundo lugar, crear imágenes innovadoras de eventos asociados a la depresión en el cerebro. El proyecto combina técnicas de imaginología biológicas y médicas con estudios de comportamiento y proteómica (el estudio de proteínas) para definir los mecanismos moleculares inherentes a la pérdida de neuronas (asociados al envejecimiento) y a la neurogénesis (formación de neuronas). Gracias a las técnicas de biotecnología el equipo de investigadores desarrolló herramientas nuevas que permiten aislar las células neurogénicas del cerebro envejecido contribuyendo así a la investigación preliminar y en definitiva a mejorar los tratamientos y diagnósticos neurodegenerativos.

El aumento de la esperanza de vida en el mundo se correlaciona con más riesgos sanitarios asociados a la edad, como el deterioro cognitivo, la depresión y la ansiedad. Naciones Unidas prevé, en función de las estadísticas de 2015, que en el año 2030 un 56 % más de la población mundial tendrá 60 años o más, lo que equivale a un total de cerca de 1 400 millones de personas (http://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/ageing/WPA2015_Report.pdf). Para el año 2050, se prevé que esta población aumentará a más del doble de las cifras registradas en 2015, alcanzando casi 2 100 millones de personas, previéndose el mayor aumento para los países en desarrollo.

No obstante, a pesar de la carga para los sistemas sanitarios y de las posibilidades de mercado que esta población supone, el desarrollo de fármacos no ha sido capaz de hacer frente a la demanda. Las dificultades se deben a la complejidad asociada a los estudios clínicos y la falta de nuevas estrategias de investigación, obstáculos que el proyecto R’BIRTH se propone superar.

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