R+D CSIC és una publicació electrònica de la Oficina de Transferència de Tecnologia (OTT) per donar a conèixer la investigació dels centres del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC). Està elaborat per la Unitat de Comunicació i Transferència de Tecnologia de la Delegació del CSIC a Catalunya. Consultes a uctt@bicat.csic.es © CSIC. La informació escrita continguda en aquestes planes pot ser reproduïda citant la font. |
|
Les nanopartícules arriben a la biomedicina i biotecnologia 30 de gener de 2003 El grup de Carbohidrats de l’Instituto de Investigaciones Químicas del CSIC s’ha inspirat en els nanomaterials per desenvolupar un nou tipus d’eina a la qual denominen gliconanopartícules, un enginyós sistema que els permet investigar amb carbohidrats i desenvolupar aplicacions biotecnològiques. Són nanopartícules d’or recobertes de carbohidrats antigènics que mimetitzen la presentació d’aquests en la superfície de les cèl·lules.
Els mecanismes biològics que tenen lloc en aquest acoblament estan basats en la interacció entre carbohidrats o entre carbohidrats i proteïnes. La infecció d’una cèl·lula per un virus es desencadena quan les proteïnes de la càpsula exterior del virus entren en contacte amb els carbohidrats de la superfície cel·lular. Molts altres processos d’adhesió cel·lular com l’embriogènesi i la metàstasi estan basats també en la interacció carbohidrat-carbohidrat i la de carbohidrat-proteïna. Un mecanisme fonamental
D’aquí que entendre aquestes interaccions sigui fonamental per la biologia, la medicina i la química orgànica. Però no sempre és fàcil estudiar-les en laboratori. La interacció d’un oligosacàrid (carbohidrat) amb el seu receptor és una de les més febles en els sistemes biològics i per posar-la de manifest és necessari reforçar-la presentant els carbohidrats agrupats de forma múltiple. Els químics han desenvolupat diversos sistemes o plataformes a les quals els oligosacàrids s’uneixen de forma multivalent. Un d’aquests sistemes van ser els liposomes. «Però els liposomes són inestables i en els estudis in vivo això és un problema», apunta Soledad Penadés, del Grup de Carbohidrats. Va ser la recerca d’una eina de recerca més optimitzada el que va portar a aquest grup, integrat en el Departament de Química Biorgànica del Instituto de Investigaciones Químicas - CSIC a Sevilla, a desenvolupar l’alternativa de les gliconanopartícules, nanopartícules d’or en la superfície de les quals els investigadors uneixen els carbohidrats que volen estudiar. «Ens inspirem en els nanoclusters metàl·lics per desenvolupar-les.
Les nostres gliconanopartícules mimetitzen les cèl·lules i reprodueixen
l’agrupament i la presentació dels carbohidrats en la superfície cel·lular».
Són solubles, en aigua i en tampons fisiològics, el seu nivell de solubilitat es pot modificar a voluntat i són molt estables,
el que permet el seu ús en experiments in vivo. Aplicacions en diagnòstic i teràpia
«Però no només són una eina polivalent molt útil per
estudiar interaccions biològiques», afegeix Soledad Penadés, «sinó que
tenen un gran potencial en el desenvolupament de tècniques
de diagnòstic i teràpia». Això és el que els ha portat a la creació d’una nova companyia, Midatech Ltd., per desenvolupar i comercialitzar la tecnologia derivada d’aquests treballs bàsics. Les possibilitats són molt amplies. L’or de la nanopartícula, afegeix aquesta investigadora, pot ser substituït per cadmi-seleni, ferro... proporcionant a la gliconanopartícula propietats fluorescents o magnètiques per a la seva aplicació com a marcador cel·lular. «Partícules de magnetita recobertes amb anticossos específics ja s’utilitzen en biologia per separar cèl·lules, però encara són partícules massa grans per introduïr-los en el corrent sanguini. Per això s’investiga en partícules de grandària nanomètrica que siguin solubles i estables en dissolucions fisiològiques». Entre les aplicacions que apunten els científics està la determinació de grups sanguinis a través de la saliva (unint a la gliconanopartícula un oligosacàrid antigènic característic del grup sanguini a identificar), «d’aplicació pràcticament immediata», informa Penadés. Un altre exemple, els sistemes de diagnòstic basats en fluorescència o en magnetisme. «En aquest últim cas», detalla la investigadora, «podrien ser nanopartícules d’or i ferro, que tenen propietats superparamagnètiques, unides a un fàrmac». Teràpia anti-adhesiva en metàstasi
Entre els últims treballs, el grup de Carbohidrats, en col·laboració amb el departament d’Immunologia i Oncologia del Centro Nacional de Biotecnología, ha provat les gliconanopartícules en una teràpia anti-adhesiva en metàstasi de cèl·lules de melanoma en pulmó de ratolins.
L’objectiu és utilitzar les nanopartícules recobertes de carbohidrat per a que s’acoblin a la cèl·lula tumoral bloquegen la seva adhesió a cèl·lules endotelials. D’aquesta forma s’espera impedir el mecanisme d’adhesió cel·lular que desencadena la metàstasi de les cèl·lules tumorals, de forma anàloga a com es bloquejaria una porta (veure gràfic). Els resultats obtinguts en experiment in vivo amb ratolins són prometedors però, com en molts altres casos, un assaig amb animals no pot extrapolar-se als humans, i encara falta molt camí per fer.
Més informació: |
En la superfície de les cèl·lules hi ha una gran quantitat de carbohidrats (glicoproteïnes i glicolípids). Molts d’ells són com el pany de la porta d’entrada a cèl·lula, que pot ser oberta si es disposa de la clau adequada. En el cas d’una infecció vírica, la «clau» és la proteïna de la càpsida del virus: s’acobla amb els carbohidrats de la cèl·lula, que «deixen» passar el virus.