Una nueva técnica para evaluar la seguridad de los medicamentos puede detectar el estrés en las células en etapas más tempranas que los métodos convencionales, que en su mayoría se basan en la detección de la muerte celular. El nuevo método utiliza un sensor fluorescente que se enciende en una célula cuando las proteínas mal plegadas comienzan a agregarse, una señal temprana de estrés celular. El método puede adaptarse para detectar agregados proteicos causados por otras toxinas, así como enfermedades como el Alzheimer o el Parkinson. Un artículo que describe el nuevo método, realizado por un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania, aparece en la revista. Edición internacional de Angewandte Chemie.
«El estrés proteico inducido por fármacos en las células es un factor clave para determinar la seguridad de los fármacos», dijo Xin Zhang, profesor asistente de química y bioquímica y biología molecular en Penn State, autor principal del artículo. «Los medicamentos pueden hacer que las proteínas, que son cadenas largas de aminoácidos que deben plegarse con precisión para funcionar correctamente, se plieguen incorrectamente y se agrupen en agregados que eventualmente pueden matar la célula. Nos propusimos desarrollar un sistema que pueda detectar estos agregados en etapas muy tempranas y que también utiliza tecnología que es asequible y accesible para muchos laboratorios».
El nuevo sistema es el primero en usar un sensor fluorescente que no se enciende hasta que las proteínas mal plegadas comienzan a agregarse. Los investigadores diseñaron una proteína inestable, llamada AgHalo, que está marcada con un tinte fluorescente especial que se activa en un entorno hidrofóbico, es decir, repelente al agua. Las porciones hidrofóbicas de las proteínas generalmente están enterradas profundamente en la estructura de una proteína correctamente plegada porque el entorno de la célula es principalmente agua. Cuando la proteína AgHalo comienza a plegarse incorrectamente y agregarse, el tinte puede interactuar con las partes hidrofóbicas de la proteína y comenzar a emitir fluorescencia.
Los sistemas anteriores usaban sensores que siempre estaban encendidos. Las células tendrían una fluorescencia difusa general antes de cualquier estrés y los sistemas solo podrían detectar el estrés de las proteínas cuando las proteínas mal plegadas se agregaran, formando puntos más brillantes de fluorescencia que eran lo suficientemente grandes como para verse bajo un microscopio.
«Una ventaja adicional de nuestro sistema es que el nivel de fluorescencia se correlaciona con la cantidad de agregación de proteínas en la célula, por lo que podemos cuantificar el nivel de estrés», dijo Yu Liu, investigador postdoctoral en Penn State y primer autor del estudio. papel. «Además, debido a que nuestro método mide el nivel de fluorescencia, en lugar de tener que identificar la fluorescencia bajo un microscopio, se puede hacer utilizando tecnología más accesible, como lectores de placas, y tiene un rendimiento mucho más alto».
Los investigadores usaron su sensor para probar el nivel de estrés proteico causado por cinco medicamentos contra el cáncer de uso común. Aunque ninguno de los medicamentos que prueban causa una muerte celular significativa en las pruebas de seguridad de medicamentos anteriores, los cinco produjeron algún nivel de estrés proteico detectable por el sensor AgHalo.
«Debido a que probamos los medicamentos contra el cáncer en dosis mucho más altas que las que normalmente se usan para el tratamiento, nuestros resultados no necesariamente cuestionan el uso continuo de estos medicamentos», dijo Liu. «Sin embargo, debido a que el estrés proteico de los tratamientos a largo plazo podría tener efectos duraderos, la evaluación de medicamentos con nuestro nuevo sensor ayudará en el desarrollo de medicamentos más seguros».
El estrés proteico puede ser inducido por otros muchos factores. El calor, las toxinas, las infecciones bacterianas, el cáncer e incluso el envejecimiento pueden hacer que las proteínas se plieguen incorrectamente y formen agregados en las células. «Con nuestro método, podemos detectar cuantitativamente el estrés proteico en las células en etapas mucho más tempranas y, por lo tanto, los investigadores pueden comenzar a estudiar los mecanismos que utilizan las células para combatir este estrés y desarrollar compuestos que puedan mejorar la capacidad de la célula para manejar el estrés proteico», dijo Zhang. .
