Científicos del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) utilizan la luz del Sincrotrón ALBA para comprobar el efecto de un grupo de fármacos antitumorales sobre un componente celular esencial para el ciclo vital del SARS-CoV-2, causante de la COVID-19.

Mediante esta infraestructura se observará la estructura molecular de los microtúbulos celulares para comprobar si los fármacos seleccionados, como el paclitaxel, usado para el tratamiento del cáncer de mama, ovario y pulmón, entre otros, son capaces de alterarla y, de este modo, frenar el transporte del virus en el interior de las células.

El objetivo principal es correlacionar los cambios estructurales provocados por los medicamentos para que sirvan como antivirales. Según indica el equipo de investigadores que lidera el estudio, en caso de confirmar que el fármaco logra detener el transporte del virus podría empezar a utilizarse de forma inmediata, pues ya se conocen sus dosis seguras y sus procedimientos de administración.

En caso de confirmar que el fármaco logra detener el transporte del virus podría empezar a utilizarse de forma inmediata, pues ya se conocen sus dosis seguras y sus procedimientos de administración.

Para circular por el interior de las células, los virus secuestran unas proteínas (kinesina y dineína) que actúan como trasportadoras de los mismos al desplazarse sobre los microtúbulos, unos biopolímeros con forma de filamentos que intervienen en el traslado de sustancias, entre ellas, los virus.

Así, la hipótesis inicial del proyecto plantea que los fármacos seleccionados podrían afectar a los microtúbulos, mediante la alteración del movimiento de las proteínas motoras, lo que interrumpiría el transporte del virus y bloquearía su replicación.

“Se sospecha que muchos procesos virales pueden ser inhibidos por antitumorales, porque bloquean procesos necesarios para el crecimiento celular exacerbado. Estos mismos procesos, aún más acelerados, son los que emplean los virus para replicarse dentro de la célula una vez han tomado el control de su maquinaria”, explica Fernando Díaz, uno de los responsables.

El proyecto parte con indicios esperanzadores. En anteriores estudios realizados en las líneas de luz XALOC y NCD-SWEET del Sincrotrón ALBA se demostró que algunos fármacos antitumorales son capaces de alterar la estructura de los microtúbulos.

“Si funciona, podríamos estar ante el primer antiviral de amplio espectro”, señala Daniel Lucena, del CIB-CSIC. El trabajo pretende intervenir en el mecanismo que utilizan muchos virus para moverse dentro de una célula y, por ello, los resultados podrían ser extrapolados a otros virus.

Sincrotrón ALBA, el ‘microscopio’ de las moléculas

El Sincrotrón ALBA está formado por un complejo de aceleradores de electrones que producen la luz de sincrotrón, que permite visualizar la estructura atómica y molecular de los materiales y estudiar sus propiedades. Su funcionamiento posibilita observar la estructura del microtúbulo, así como la modificación de sus dimensiones cuando es tratada con un compuesto.

El funcionamiento del Sincrotrón ALBA posibilita observar la estructura del microtúbulo de las células, así como la modificación de sus dimensiones cuando es tratada con un compuesto

“Estos cambios son muy pequeños, del orden de los nanómetros. Algo que en un microscopio convencional no seríamos capaces de ver”, señala Juan Estévez, investigador doctoral del grupo del CIB-CSIC.

Una vez identificados los medicamentos que generen una mayor perturbación de la estructura de los microtúbulos, serán evaluados en lo que se refiere a su efecto inhibidor sobre el transporte viral.

julio 26/2020 (SINC)

Un equipo del Instituto de Investigación Germans Trias i Pujol (IGTP), del hospital del mismo nombre de Badalona, en Barcelona, está utilizando el sincrotrón ALBA  para obtener por primera vez imágenes tridimensionales de células afectadas por la ataxia de Friedreich.

Se calcula que afecta a más de 3 000 personas en España, causando graves problemas de movilidad y otras complicaciones graves como cardiopatías. En la actualidad no existe ningún tratamiento para prevenir o curar la enfermedad.

Según información del sincrotrón, la ataxia de Friedreich es una enfermedad neurodegenerativa rara que provoca un progresivo deterioro en la movilidad, equilibrio y coordinación. Se trata de una enfermedad hereditaria, causada por una mutación genética, que se puede desarrollar cuando el padre y la madre son ambos portadores.

El grupo del IGTP, liderado por Antoni Matilla, investiga las causas y posibles tratamientos contra esta enfermedad altamente incapacitante que provoca un gran deterioro de la calidad de vida de los pacientes.

A día de hoy no existe ningún tratamiento ni cura para la ataxia de Friedreich. Es necesario trabajar para comprender cómo se desarrolla la enfermedad para poder proponer soluciones terapéuticas, comenta Ivelisse Sánchez, coinvestigadora principal del proyecto en la unidad de Neurogenética del IGTP.

Los investigadores están analizando en el sincrotrón ALBA células extraídas de pacientes con la enfermedad para ver los cambios que provoca en ellas. La ataxia de Friedreich está causada por un defecto genético en el gen FXN, que se encarga de codificar la proteína frataxina, cuya función es clave en el metabolismo del hierro. La frataxina se encuentra en altas dosis en una gran variedad de tejidos (como el cardíaco, la espina dorsal, el hígado o los músculos de movimiento voluntario). Cuando se da esta mutación genética, la producción de frataxina disminuye y causa un grave impacto en dichos tejidos.

Déficit de frataxina
Los investigadores del IGTP han analizado en la línea de luz MISTRAL del sincrotrón ALBA células de enfermos que presentan un déficit de frataxina debido a la enfermedad. Allí se han obtenido por primera vez imágenes tridimensionales de microscopía de rayos X, en las que pueden observarse las células tomadas de pacientes y comparar la estructura y cambios morfológicos que tienen lugar dentro de estas.

La luz de sincrotrón permite visualizar en tres dimensiones las modificaciones que ocurren en las células enteras sin necesidad de seccionarlas. Ninguna otra técnica puede ofrecer esos resultados ya que combina una alta resolución con la posibilidad de obtener detalles de células completas vitrificadas, es decir, en un entorno lo más parecido posible al normal, añade Eva Pereiro, responsable científica de MISTRAL. Esta línea de luz es una de las cuatro que existen en todo el mundo para realizar este tipo de estudios.

Nuestro objetivo es complementar estos datos con ensayos farmacológicos para evaluar su eficacia y comprobar si son capaces de restaurar las funciones celulares afectadas por la enfermedad, asegura Sánchez. El equipo también lo forma el investigador pre-doctoral Eudald Balagué, que actualmente realiza la tesis doctoral sobre la Ataxia de Friedreich.

El equipo de investigación en neurogenética del IGTP investiga las bases genéticas de la ataxia desde hace más de 10 años y como resultado ha identificado varios subtipos de ataxia y elucidado los mecanismos moleculares subyacentes. El grupo investiga desde el año 2014 el desarrollo de una terapia génica para tratar la enfermedad.

Día Internacional
El 25 de setiembre se celebró el Día Internacional de la Ataxia para visibilizar y poner de manifiesto la necesidad de investigar y dar con tratamientos de prevención, cura o retraso. Sus primeros síntomas aparecen entre los 5 y 25 años de edad con dificultades para coordinar movimientos o inestabilidad al caminar. Diez años después es muy frecuente que los enfermos necesiten usar silla de ruedas. Además, la mayoría de enfermos suelen presentar también problemas cardíacos, lo que reduce considerablemente su esperanza de vida.

A día de hoy no existe una terapia aprobada y solo pueden ofrecerse tratamientos paliativos. Según datos de la Federación Española de Ataxias (FEDAES), puestos de relieve por el sincrotrón ALBA, afecta a más de 8 000 personas en España. Hasta la fecha se han descrito más de 100 subtipos diferentes de ataxia hereditaria.

El sincrotrón ALBA es una infraestructura científica de tercera generación situada en Cerdanyola del Vallès, Barcelona, y es la más importante de la zona del Mediterráneo. Se trata de un complejo de aceleradores de electrones para producir luz de sincrotrón, que permite visualizar la estructura atómica y molecular de los materiales y estudiar sus propiedades.

La energía del haz de electrones que se genera en el ALBA es de 3 GeV y se consigue mediante la combinación de un acelerador lineal (LINAC) y un propulsor de baja emitancia y máxima potencia colocado en el mismo túnel que el anillo de almacenamiento. El sincrotrón ALBA tiene un perímetro de 270 metros y 17 tramos rectos disponibles para la instalación de dispositivos de inserción.

Actualmente, el ALBA dispone de ocho líneas de luz operativas, que comprenden tanto los rayos X blandos como los rayos X duros, y que se destinan principalmente a las biociencias, la materia condensada (nanociencia y propiedades magnéticas y electrónicas) y la ciencia de los materiales. Se encuentran en construcción cuatro líneas de luz más (fotoemisión de baja energía y alta resolución angular para materiales complejos, microfoco para cristalografía de proteínas, absorción y difracción y tomografía de rayos X).

septiembre 26/2019(Diario Médico)