Desarrollan un sistema que emplea luz infrarroja para mejorar la reparación de daños en el ADN

Un grupo de investigadores ha desarrollado un innovador sistema que emplea luz infrarroja y nanozimas -nanomateriales con propiedades similares a las enzimas naturales- y que mejora la reparación de daños en el ADN, lo que tiene potenciales aplicaciones biomédicas, como el tratamiento de algunos tipos de cáncer.

La investigación ha sido publicada en la revista científica 'Nanoscale' y se trata de una colaboración entre el Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), y el Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universitat de València (UV).

El sistema está basado en un nanohíbrido, un material que combina distintos componentes a escala nanométrica para obtener propiedades únicas. En este caso, se trata de nanopartículas a las que se les ha introducido átomos de iterbio y erbio (dos elementos químicos de las llamadas tierras raras) que son capaces de absorber luz infrarroja y transformarla a luz visible. Estas nanopartículas están recubiertas en su superficie por un fotosensibilizador, un compuesto capaz de absorber la energía generada por la nanopartícula y utilizarla para activar una reacción química.

El nanohíbrido actúa como una fotoenzima (una enzima activada por luz), que utiliza la energía luminosa para desencadenar reacciones químicas capaces de reparar daños en el ADN. Estos daños aumentan las probabilidades de mutaciones en el ADN, las cuales pueden derivar en enfermedades como el cáncer. El avance descubierto en la investigación representa una primera etapa clave en el diseño de nanozimas que puedan utilizarse para aplicaciones biomédicas terapéuticas no invasivas.

La investigación se ha centrado en el estudio de dos lesiones del ADN que forman parte de las de la familia de los aductos de tipo eteno, en las cuales es experto el grupo del ITQ. Estos pueden tener un impacto en la salud por su potencial tóxico. Los aductos estudiados, derivados de los nucleósidos guanosina y adenina (componentes clave del ADN), son lesiones mutagénicas presentes constantemente en el organismo. Se ha demostrado que los nanohíbridos desarrollados permiten regenerar los nucleósidos originales mediante luz infrarroja.

FOTOQUÍMICA CONTRA EL CÁNCER

"La terapia fotodinámica está ganando cada vez más protagonismo como tratamiento complementario y selectivo contra diversos tipos de cáncer, gracias a su capacidad para destruir células tumorales con una mínima afectación en los tejidos sanos. Este enfoque se está consolidando como una alternativa prometedora frente a tratamientos convencionales más agresivos", explica Virginie Lhiaubet, investigadora científica del CSIC en el ITQ y coautora de la investigación.

Sin embargo, los expertos señalan que la terapia fotodinámica tiene una limitación clave, que es la poca penetración de la luz ultravioleta visible en los tejidos debido, principalmente, a cromóforos endógenos, sustancias presentes en el cuerpo humano que absorben la luz como la hemoglobina, la melanina o las vitaminas. Los nanohíbridos desarrollados superan el inconveniente de la falta de penetración de la luz ultravioleta visible, ya que estos precisan el uso de luz en el infrarrojo cercano para su activación, lo que mejora la profundidad de penetración de la luz en los tejidos debido a la mínima absorción de los componentes endógenos.

"Los futuros esfuerzos que realizaremos en esta área de investigación se centrarán en la optimización y mejora del sistema desarrollado con el fin de maximizar la eficiencia de la fotorreparación. También investigaremos en ampliar la versatilidad de las estrategias de reparación del ADN impulsadas por la luz", afirma María González Béjar, profesora titular de la UV en el ICMol y coautora de la investigación.