Investigadors de la Universitat de Barcelona dissenyen un nou tipus de sonda fluorescent per facilitar el diagnòstic dʼinfeccions fúngiques

El nou treball, que és de caràcter preclínic, està liderat pels experts Rodolfo Lavilla, del Departament de Farmacologia i Química Terapèutica de la Facultat de Farmàcia de la UB i del Parc Científic de Barcelona (PCB), i Marc Vendrell (Universitat dʼEdimburg, Escòcia). També són autors de lʼarticle els científics Lorena Mendive Tapia i Sara Preciado, de lʼInstitut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona); Nicola Kielland, de la Facultat de Farmàcia i el PCB, i Fernando Albericio, de la Facultat de Química i lʼIRB Barcelona, entre altres investigadors.

Marcar biomolècules sense alterar-ne el patró de reconeixement

Alguns pèptids són molècules altament indicades com a biomarcadors per la seva afinitat amb una diana específica de lʼA. fumigatus. Mitjançant la combinació dʼaquests pèptids amb un fluoròfor (part fluorescent de la molècula), sʼaconsegueix tenyir selectivament aquests microorganismes patògens. En concret, el BODIPY és un fluoròfor molt útil per les seves propietats òptiques, i normalment sʼassocia amb biomolècules mitjançant enllaços polars a través de grups funcionals amina o àcid carboxílic. No obstant això, el mètode tradicional de lligar el BODIPY a biomolècules altera o destrueix el patró de reconeixement dʼaquestes últimes, de manera que poden perdre afinitat per la seva diana.

La nova metodologia, en fase de sol·licitud de patent per la Fundació Bosch i Gimpera (FBG), permet unir el marcador a la biomolècula sense modificar-ne el patró de polaritat ni el perfil fisicoquímic, i pot contribuir al disseny de futures tècniques de diagnòstic clínic basades en aquestes sondes fluorescents.

Una metodologia innovadora per crear nous biomarcadors

Un altre element innovador és la metodologia química que permet dur a terme aquesta funcionalització de posicions aparentment poc reactives mitjançant lʼactivació dʼenllaços C-H en pèptids, descrita per primera vegada per aquest equip de recerca en un article previ (Nature Communications, 2015, 6:7160) i aplicada a la preparació de pèptids cíclics estabilitzats i noves arquitectures moleculars.

Tal com explica el professor Rodolfo Lavilla, que és membre del Centre dʼInvestigació Biomèdica en Xarxa de Bioenginyeria, Biomaterials i Nanomedicina (CIBER-BBN), «en el nou estudi, sʼha preservat lʼestructura del BODIPY; però lʼhem unit al pèptid mitjançant un enllaç carboni-iode, que sʼactiva per catàlisi amb complexos de pal·ladi i reacciona selectivament amb grups C-H pertanyents a un sol tipus dʼaminoàcids (el triptòfan)». Això permet la preparació de pèptids marcats de manera ràpida, senzilla i selectiva.

Aquest avenç científic també facilitarà la manipulació química del grup BODIPY, que té un caràcter làbil. La nova metodologia en permet la unió específica a través dʼun nou tipus de reactivitat molt selectiva. A més, lʼequip de recerca també ha adaptat unes tècniques de síntesi de pèptids que permeten introduir el grup BODIPY en nombroses seqüències tant lineals com cícliques, la qual cosa amplia el marge dʼaplicacions de la metodologia.

Obrint futures perspectives per al diagnòstic mèdic

Les aspergil·losis —infeccions pulmonars per fongs del gènere Aspergillus— són patologies greus i de diagnòstic difícil i lent. Malgrat les millores en la diagnosi i lʼús de nous antifúngics, aquestes infeccions afecten amb freqüència pacients dʼedat avançada i malalts hospitalitzats o immunodeprimits, i sovint són letals.

Segons lʼestudi, les noves sondes BODIPY presenten una alta especificitat en la detecció de les infeccions fúngiques en estudis in vitro. «Encara estem en una fase preclínica de la recerca; però en aquest moment ja sʼhan fet algunes proves de concepte que demostren la viabilitat del mètode en el cas de les aspergil·losis», explica el professor Lavilla.

«En aquest cas —continua lʼexpert—, no es marquen els teixits humans. Els fongs patògens —per exemple, lʼA. fumigatus i altres microorganismes— pertanyen a un fílum diferent de bacteris, plantes i animals, i això possibilita que tinguin algunes proteïnes específiques i molt diferents de les que presenten altres éssers vius. El pèptid reconeix selectivament aquesta diana molecular, sʼhi uneix amb molta afinitat i, com que està marcat amb el fluoròfor, tenyeix els fongs exclusivament i amb claredat», conclou Lavilla.

Referència de lʼarticle:

Mendive-Tapia, L.; Zhao, C.; Akram, A. R.; Preciado, S.; Albericio, F.; Lee, M.; Serrels, A.; Kielland, N.; Read, N. D.; Lavilla, R.; Vendrell, M. «Spacer-free BODIPY fluorogens in antimicrobialpeptides for direct imaging of fungal infection in human tissue». Nature Communications, 2016. Doi: 10.1038/ncomms10940