Unidad Mixta de Investigación en Mecanismos moleculares de las Reacciones adversas de fármacos

Áreas de investigación

• Innovación en Diagnóstico y Terapia

  Coordinador/a:

  

  José María Millán Salvador

  HOSPITAL UNIVERSITARI I POLITÈCNIC LA FE

Líneas de investigación

1. Nanopartículas oro y marcadores biológicos (A05 Desarrollo de tecnologías sanitarias y nuevos dispositivos) Funcionalización de nanopartículas de oro con marcadores biológicos y sensibilizadores de oxígeno singlete para su uso en biomedicina. El diseño de nanopartículas de oro (AuNPs) y el estudio de sus propiedades físicas y químicas es un tema de gran interés debido a su amplio uso en biomedicina y nuevas tecnologías. Además, poseen propiedades electrónicas y ópticas excepcionales para su uso en aplicaciones de imagen. Su función biológica depende de parámetros tales como tamaño de la nanopartícula, geometría, carga superficial y funcionalización, propiedades del medio, etc. La reactividad de AuNPs en disolución y en medio biológico puede modificarse por el recubrimiento espontáneo de biomoléculas como proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, etc., en su superficie. Además, la funcionalización de AuNPs utilizando ligandos adecuados como fármacos, polietilenglicol, aminoácidos (o péptidos), ácido fólico, etc., puede ayudar a disminuir o incluso eliminar efectos secundarios no deseados, así como a mejorar la función biológica, transporte y selectividad del nanomaterial. Por tanto, el principal objetivo de esta línea es el diseño y caracterización fotofísica de AuNPs funcionalizadas con fármacos y sondas biológicas para conocer en profundidad parámetros que afectan a su formación y estabilidad y poder mejorar así su función biológica y disminuir su toxicidad.
2. Metabolitos fotoactivos (A05 Desarrollo de tecnologías sanitarias y nuevos dispositivos) Metabolitos fotoactivos. En esta línea se aborda el estudio de los mecanismos químicos de la fototoxicidad, fotoalergia y fotocarcinogénesis provocadas por la interacción entre la luz solar y los metabolitos generados por células de la piel de compuestos ampliamente utilizados. Si bien el potencial fotosensibilizante de xenobióticos puede evaluarse in vitro siguiendo metodologías bien establecidas, la identificación del potencial fototóxico debido a los metabolitos fotoactivos generados por las células constituye un reto importante a resolver. Por ello es esencial un esfuerzo dirigido a desarrollar estrategias innovadoras para abordar el problema y anticipar riesgos potenciales, no detectables a través del mero estudio de la actividad fotobiológica de los compuestos o de sus fotoproductos estables, antes de la introducción de los compuestos en el mercado. Ello contribuiría a una mayor seguridad en el uso y a una mejor racionalización del diseño, con la disminución de incertidumbres para la industria químico-farmaceútica. Identificados los metabolitos generados por las células in situ, se realizan estudios fotoquímicos exhaustivos de los metabolitos de xenobióticos más abundantes y/o con potencial fotosensibilizador, centrados en la identificación de los estados excitados e intermedios de reacción generados fotoquímicamente y en su interacción con sustratos biológicos, que se complementará con el estudio de sus efectos sobre sistemas biológico (efectos sobre células) y sus posibles implicaciones traslacionales. La investigación incluye la caracterización de los estados electrónicos excitados (singlete, triplete) de los metabolitos biológicamente relevantes, la detección directa de intermedios de corta duración (radicales, iones radicales, especies reactivas de oxígeno, etc.), el estudio de la reactividad fotoquímica y la identificación de los fotoproductos estables y el análisis de las interacciones entre metabolitos excitados y dianas biológicas (lípidos, proteínas, ADN), mediante estudios in vitro sobre el potencial fotosensibilizante de xenobióticos usando células humanas con capacidad de biotransformación. De esta manera se hace posible identificar xenobióticos que carecen de propiedades fotosensibilizantes "per se" pero que se convierten en metabolitos potencialmente fotoactivos.
3. Fotodiagnóstico (A05 Desarrollo de tecnologías sanitarias y nuevos dispositivos) Fotodiagnóstico: evaluación clínica, ensayos biológicos y estudios mecanísticos. Un hecho bien conocido es que la exposición a la luz solar produce efectos beneficiosos en el organismo, pero cuando ésta se prolonga en el tiempo se convierte en el factor de riesgo más importante de un cáncer de piel. Así, en esta línea se aborda el estudio del fenómeno de la fotosensibilidad por xenobióticos (fármacos, filtros solares, etc.) y sus (foto)metabolitos, mediante un enfoque multidisciplinar de fotodiagnóstico que abarca desde la evaluación clínica hasta el estudio mecanístico químico y biológico. Se identifican los potenciales agentes fotosensibilizantes y se aportan evidencias sobre los aspectos implicados en los efectos foto(geno)tóxicos, fotoalérgicos y fotocarcinogénicos subyacentes. Para este fin, se combinan distintas técnicas: fotodiagnóstico (historia clínica, fototest y fotoparche), síntesis orgánica para la preparación de los (foto)metabolitos no comerciales, biológicas (test de fototoxicidad 3T3 NRU, test de fotoperoxidación lipídica, ensayo cometa para evaluar la fotogenotoxicidad, test de mutagenicidad) in vitro en líneas celulares comerciales o cultivos celulares primarios de fibroblastos o queratinocitos aislados de biopsias de piel de pacientes, fotofísicas para la caracterización de los intermedios reactivos y cromatografía líquida ultrarrápida acoplada a espectrometría de masas en tándem.
4. Especies fotoactivas (A05 Desarrollo de tecnologías sanitarias y nuevos dispositivos) Especies fotoactivas como sondas para proteínas. Esta línea tiene como objetivo desarrollar una nueva metodología, basada en el comportamiento de las especies transitorias generadas a partir de sondas fotoactivas en presencia de proteínas. De esta forma, se pretende producir información relevante sobre las interaccinoes que tienen lugar en los sitios activos de las biomoléculas, centrándose la atención en las proteínas trasnsportadoras (albúmina sérica y alfa-glicoprotéina ácida). Las sondas se seleccionan de entre los fármacos y sus metabolitos, debido a su interés farmacológico y toxicológico. Un requisito esencial es que estas sondas puedan generar especies transitorias con propiedades que dependan del medio, detectables mediante técnicas fotofísicas en estado estacionario y en tiempo resuelto. En una etapa posterior se pretende aplicar esta metodología a las proteínas menos comunes de importancia biológica, como son los receptores farmacológicos y las enzimas metabólicas.
5. Mecanismos fotoquímicos ADN (A05 Desarrollo de tecnologías sanitarias y nuevos dispositivos) Mecanismos fotoquímicos del daño al ADN y su reparación. Fotosensibilización frente a protección. Esta línea se centra en estudiar los efectos carcinogénicos y mutagénicos de la radiación solar. En este contexto, el conocimiento de las fotolesiones del ADN es un tema central ya que se ha demostrado de manera inequívoca que la exposición a la radiación solar ultravioleta está implicada en las patologías de carcinomas y melanomas. Para protegerse de estos efectos perjudiciales, los organismos vivos disponen de enzimas que reparan las lesiones a su forma original, manteniendo así la integridad genética. En células de mamíferos, los daños se eliminan generalmente a través de reparación por escisión de nucleótidos o de bases. Sin embargo, la reparación de algunas lesiones representa un reto para el organismo. En este contexto, las lesiones múltiples como son las rupturas de doble cadena o el daño tipo clúster son de especial relevancia. El estudio de dichas lesiones es de una gran complejidad debido a su difícil caracterización analítica y a la determinación de su papel en la inducción de efectos dañinos a las células. Investigar los mecanismos fotoquímicos resulta esencial para entender la mayoría de los procesos clave implicados tanto en el daño como en la reparación del ADN.