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Activatable Fluorescent Probes as Smart Diagnostic Tools for Microendoscopy Imaging

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Comprender las respuestas inmunitarias del organismo con la ayuda de sondas fluorescentes

Un grupo de investigadores financiado con fondos comunitarios ha tratado de comprender el comportamiento de células del sistema inmunitario de gran importancia para combatir enfermedades como el cáncer empleando sondas químicas que «se encienden» cuando estas células se activan.

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Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea ENDOIMAGE han desarrollado un nuevo tipo de sonda química que puede proporcionar información sobre cómo reaccionan las células del sistema inmunitario frente a una variedad de enfermedades. La tecnología, que puede emplearse para visualizar eventos moleculares clave en el cáncer, emplea unos compuestos químicos que emiten fluorescencia denominados fluoróforos. Los químicos del proyecto ENDOIMAGE modificaron con precisión la estructura química de fluoróforos para que solo se activen en un entorno asociado con una enfermedad concreta. «Hemos realizado experimentos que demuestran que estos fluoróforos pueden detectar de manera específica macrófagos activos en organismos vivos», comenta Marc Vendrell, profesor titular de imagen biomédica en la Universidad de Edimburgo, cuyo trabajo en dicha universidad ha sido sufragado por una beca Marie Curie. Un macrófago, término formado por las palabras griegas makros o «grande» y phagos o «que se alimenta» o «que come», es un tipo de célula del sistema inmunitario que fagocita cuerpos extraños en el organismo como bacterias y sustancias de desecho de los tejidos y desempeña un papel crucial en la progresión de muchas enfermedades, incluyendo el cáncer. «Hemos desarrollado un conjunto de fluoróforos que permiten estudiar macrófagos en diferentes enfermedades, incluyendo el cáncer», apunta el doctor Vendrell. «Diseñamos los fluoróforos y los modificamos para que se activen cuando encuentran un entorno específico asociado con una enfermedad o un proceso biológico de interés que queremos estudiar». Se trata de una herramienta muy eficaz para la obtención de imágenes en tiempo real. «Tan pronto como una de las células se activa y se vuelve fluorescente, la señal es mucho más nítida que si estuviéramos utilizando un fluoróforo que siempre emite fluorescencia», explica el doctor Vendrell. «Y, además, podemos diferenciar entre una variedad de colores, lo que nos permite visualizar múltiples señales fluorescentes a la vez». Detectar células fúngicas Los fluoróforos también pueden emplearse para detectar células fúngicas. Al contrario de lo que sucede con muchas bacterias, el sistema inmunitario humano suele ser lo suficientemente eficaz como para eliminar por sí mismo la mayoría de los patógenos fúngicos. Sin embargo, cuando el sistema inmunitario de un paciente está comprometido, una infección fúngica puede ser potencialmente mortal. «Hemos estado trabajando a fin de desarrollar nuevas sondas químicas que nos permitan visualizar estas células fúngicas de manera más rápida en tejidos humanos», afirma el doctor Vendrell, que añade que esto contribuirá a logar un diagnóstico y tratamiento tempranos de estas afecciones. «Diseñamos un nuevo método para introducir fluoróforos en péptidos antimicrobianos que pueden unirse rápidamente a patógenos fúngicos», puntualiza el doctor Vendrell. Los investigadores crearon un triptófano fluorescente (un tipo de aminoácido) que puede insertarse en lugar del aminoácido natural, dando lugar a un «péptido que es muy parecido al péptido natural pero con una etiqueta fluorescente», agrega el investigador. Una amplia variedad de usos clínicos Este tipo de fluoróforo ya ha sido patentado y un importante distribuidor mundial de productos químicos, Merck, lo está comercializando como un componente básico para que otros químicos creen péptidos fluorescentes. Los péptidos fluorescentes pueden emplearse para visualizar tanto células fúngicas como otros muchos tipos celulares «siempre y cuando el péptido se ancle a una diana específica», señala el doctor Vendrell. Una red de colaboradores internacionales está trabajando en diferentes aplicaciones que utilizan estas sondas, añade el investigador. Por ejemplo, dado que los fluoróforos químicos tardan tan solo unos minutos en volverse fluorescentes, el tejido dañado podría ser pulverizado con estos para favorecer la detección de células específicas durante procedimientos quirúrgicos. «Durante una operación, los cirujanos podrían diferenciar entre células activas e inactivas y, por tanto, tratarlas de manera acorde», concluye el doctor Vendrell. Por último, la iniciativa DYNAFLUORS o Dynamically Activatable Fluorophores, el proyecto sucesor de ENDOIMAGE que continuará la investigación con respecto a las potenciales aplicaciones de estas sondas químicas en inmunología oncológica, ha sido galardonada con una beca de consolidación del Consejo Europeo de Investigación (ERC) de la Unión Europea para su puesta en marcha en 2018.

Palabras clave

ENDOIMAGE, DYNAFLUORS, inmunología, fluoróforos, fluorescencia, biomarcador, cáncer, patógenos, hongo, imagen médica

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