Nueva técnica para producir bioetiquetas fluorescentes

Una etiqueta o sonda fluorescente es un compuesto que se une a una molécula diana de interés biológico, como una proteína. Se emplean en los análisis de imágenes biológicas, pero suelen tener estructuras de alta complejidad que exigen muchas etapas de síntesis. Ahora, un trabajo publicado en la revista Journal of the American Chemical Society describe por primera vez la adaptación de una reacción multicomponente al diseño de nuevas sondas fluorescentes de interés en ciencias biológicas.

«Las reacciones multicomponente son ideales para generar diversidad estructural de una manera rápida y eficaz. El artículo abre una nueva perspectiva que no se había abordado nunca dentro de este ámbito», apunta Rodolfo Lavilla, coautor e investigador de la Universidad de Barcelona y el Parque Científico de Barcelona. En el trabajo también ha participado la Universidad de Edimburgo (Escocia).

Las técnicas de análisis de imágenes biológicas (bioimaging) permiten abordar problemas de difícil aproximación en ciencias de la vida. En concreto, el uso de biomarcadores fluorescentes como sensores se ha multiplicado en los últimos años. No obstante, existe muy poca variedad estructural en los compuestos químicos que se utilizan como marcadores.

Las reacciones multicomponente son ideales para generar diversidad estructural de forma rápida y eficaz

«En muchos casos, además, estas moléculas actúan de forma inespecífica a nivel subcelular. Habría que desarrollar nuevas aplicaciones funcionales que puedan aportar información del estado de la entidad detectada», dice Lavilla. El nuevo trabajo científico abre el camino a la síntesis de sondas del grupo llamado BODIPY, uno de los más empleados en el diseño de sondas y etiquetas fluorescentes, mediante estas reacciones directas.

Como elemento innovador, los autores han generado un isonitrilo fluorescente de perfil multiuso capaz de dar lugar a un elevado número de compuestos fluorescentes de diferentes características estructurales (en concreto, se han preparado cinco tipos representativos). El método descrito en el artículo es de carácter general y podría tener múltiples aplicaciones en el ámbito de las ciencias de la vida.

«Esta metodología también ha permitido descubrir y desarrollar uno de los compuestos derivados (PhagoGreen) como elemento de detección de fagosomas –vesículas formadas en la célula por endocitosis– que son funcionales en macrófagos in vivo. Esta es una aportación novedosa, y marca distancias con los métodos conocidos hasta ahora, que no permitían diferenciar los fagosomas inmaduros de los activos», detalla Lavilla.

Simplificar el acceso a las moléculas

El protocolo experimental de la investigación ha exigido una actualización de los métodos de síntesis para hacerlos compatibles con el núcleo fluorescente (BODIPY). Una vez superada esta fase, el acceso a las moléculas resulta más sencillo y directo. Respecto a la parte biofísica, se ha podido identificar el mecanismo y la diana biológica del PhagoGreen y se ha determinado su selectividad y eficacia in vivo.

Los autores han trabajado sobre diferentes líneas celulares representativas (sobre todo, células epiteliales y macrófagos) y también en modelos animales (pez cebra), que permiten estudiar en tiempo real la evolución de la maduración de los macrófagos.

El uso de reacciones multicomponente para la obtención de nuevas sondas fluorescentes abre nuevas fronteras en la aplicación de la metodología. «Por ejemplo, todavía se desconoce el grado de maduración de los fagosomas en tejidos sanos y también bajo condiciones patológicas. Esta técnica podría ayudar a determinarlo y así evaluar su uso diagnóstico», añade Lavilla.

En un contexto más amplio, el trabajo describe una prueba de concepto de un nuevo método de marcaje fluorescente, complementario a los métodos conjugativos descritos hasta ahora, y que podría aplicarse en diferentes sustratos.

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