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)

Investigadores del Sincrotrón ALBA, en colaboración con la Universidad de Belgrado, el Instituto de Bioquímica Max Planck (Alemania) han estudiado los cambios celulares estructurales y bioquímicos de esta mutación genética en un modelo animal transgénico de ELA. En particular, han analizado los astrocitos, un tipo de células cerebrales que son actores clave en los procesos patológicos de esta enfermedad.

El objetivo final del estudio, publicado en la revista Analytical Chemistry, es “comprender mejor esta enfermedad y así poder contribuir al desarrollo de biomarcadores y futuras estrategias terapéuticas», según Tanja Dučić, primera autora y científica de la línea de luz MIRAS en el Sincrotrón ALBA.

Durante los experimentos, los científicos combinaron tres métodos de luz de sincrotrón para descubrir las alteraciones estructurales, químicas y macromoleculares en los astrocitos de ELA en su forma nativa. Los hallazgos muestran que los astrocitos de ELA presentaban agregados compuestos de alteraciones lipídicas y concentraciones significativas de cobre, lo que se vincula al estrés oxidativo. Estos métodos no requieren una preparación biológica diferente y las células del mismo cultivo pueden observarse de modo correlativo o complementario.

Técnicas de luz de sincrotrón para conocer el interior de las células

Este experimento ha combinado con éxito diferentes técnicas de imagen y espectroscopia con luz de sincrotrón, complementando los resultados y obteniendo una comprensión global de los astrocitos de ELA. Además, éste ha sido el primer experimento en el que células primarias (los astrocitos) se cultivaron en el laboratorio de biología del Sincrotrón ALBA para después ser analizados en las líneas de luz.

Para ver los cambios en la estructura de las células, se realizaron experimentos en la línea de luz MISTRAL, dedicada a la microscopía de rayos X. Una de las ventajas de esta técnica es que «las células se congelan rápidamente, por lo que se mantienen en su estado original, sin tratarlas químicamente o manipularlas, lo que permite obtener información muy valiosa sobre cómo se comportan en su estado natural», dice Tanja Dučić. Los científicos encontraron en los astrocitos de ELA la presencia de agregados que contenían una gran cantidad de membranas lipídicas.

Para conocer la distribución y la composición de estas membranas lipídicas, se llevaron a cabo estudios de microspectroscopia de infrarrojo en la línea de luz MIRAS, también en ALBA. De esta forma, pudieron localizar en qué parte de las células se daba estrés oxidativo. Además, constataron había falta de colina en los astrocitos de ELA, lo que es coherente con el estrés oxidativo.

Por último, se investigó la composición de elementos traza con criofluorescencia de rayos X en el sincrotrón Advanced Photon Source (Chicago, EE UU). Tanja Dučić y el investigador Barry Lai, encontraron que la concentración de cobre era significativamente mayor en los astrocitos de ELA. Este hecho, junto con una disminución en el número de mitocondrias, y el mal funcionamiento de la proteína SOD1, puede ser responsable del estrés oxidativo.

La ELA es la tercera enfermedad neurodegenerativa, después de la demencia y el párkinson. En España, hay más de 3000 personas con ELA y tres nuevos casos aparecen cada día, según la Sociedad Española de Neurología.
febrero 6/2019 (agenciasinc.es)

Un grupo de investigadores del Centre for Rapid and Sustainable Product Development (CRSPD) del Instituto Politécnico de Leiria (Portugal), liderados por Geoffrey Mitchell, han creado una estructura 3D biodegradable que, una vez implantada donde hay una fractura o lesión ósea, ayuda a reparar el hueso.

Esta estructura tridimensional actúa como un andamio proporcionando a las células un lugar donde regenerarse y, desapareciendo de manera gradual, quedando absorbido por el nuevo tejido. Este andamio (scaffold, en inglés) está hecho a base de un polímero tan poroso y resistente como los huesos, imitando al máximo sus características.

Para examinar la morfología del polímero los investigadores han utilizado la luz sincrotrón de una de las líneas del Sincrotrón ALBA, el único que existe en España. «El éxito de este material recae en su estructura, por lo que es importante conocer al detalle la composición química y la arquitectura física de la matriz tridimensional que hemos desarrollado», informa Mitchell.

Al mismo tiempo que recolectaban estos datos, los científicos también han probado la resistencia mecánica del material, utilizando un tensiómetro, para controlar los cambios estructurales en la morfología del polímero al aplicar deformaciones, tal y como si el material se estuviera utilizando en condiciones reales.

Los resultados de esta investigación pueden suponer un gran beneficio para el tratamiento de las fracturas y lesiones óseas, así como para desarrollar nuevos métodos de intervención quirúrgica que eviten siguientes operaciones y promover el desarrollo de nuevas investigaciones en el ámbito de la regeneración de tejidos.

Este material ha sido probado con éxito en ovejas gracias a una colaboración con la Universidad de Queensland (Australia). El siguiente paso es testarlo en otros animales con el objetivo de tener esta técnica disponible para humanos en los próximos cinco años.

El estudio se enmarca dentro del ámbito de la medicina regenerativa, en concreto la ingeniería de tejidos, que se encarga de crear sustitutos biológicos para restaurar funciones de nuestro organismo que se han perdido o deteriorado. Según sus promotores, el progresivo envejecimiento de la población y la búsqueda de tratamientos menos invasivos sitúan a esta ingeniería como una de las técnicas más prometedoras para el bienestar humano.
abril 4/2014 (SINC)