Reaccions multicomponent per facilitar el disseny de noves sondes fluorescents

Un treball de recerca publicat al Journal of the American Chemical Society descriu per primer cop lʼadaptació dʼuna reacció multicomponent per al disseny de noves sondes fluorescents dʼinterès en ciències de la vida. Lʼarticle està signat pels experts Rodolfo Lavilla, Anna Vázquez-Romero, Nicola Kielland i Sara Preciado, del Departament de Farmacologia i Química Terapèutica de la Facultat de Farmàcia i del Parc Científic de Barcelona, adscrits al campus dʼexcel·lència internacional BKC, en col·laboració amb el grup del professor Marc Vendrell, de la Universitat dʼEdimburg (Escòcia).

Un treball de recerca publicat al Journal of the American Chemical Society descriu per primer cop lʼadaptació dʼuna reacció multicomponent per al disseny de noves sondes fluorescents dʼinterès en ciències de la vida. Lʼarticle està signat pels experts Rodolfo Lavilla, Anna Vázquez-Romero, Nicola Kielland i Sara Preciado, del Departament de Farmacologia i Química Terapèutica de la Facultat de Farmàcia i del Parc Científic de Barcelona, adscrits al campus dʼexcel·lència internacional BKC, en col·laboració amb el grup del professor Marc Vendrell, de la Universitat dʼEdimburg (Escòcia).
Tecnologies dʼimatge en ciències biològiques i mèdiques
Les tècniques dʼanàlisi dʼimatges biològiques (bioimaging) permeten abordar problemes de difícil aproximació en el camp de les ciències de la vida. En concret, lʼús de biomarcadors fluorescents com a sensors sʼha multiplicat els darrers anys. Això no obstant, hi ha molt poca varietat estructural en els compostos químics que es fan servir com a marcadors. Tal com explica el professor Rodolfo Lavilla, «en molts casos, a més, aquestes molècules actuen de manera inespecífica a nivell subcelul·lar. Caldria desenvolupar noves aplicacions funcionals que puguin aportar informació de lʼestat de lʼentitat detectada».
Una etiqueta o sonda fluorescent és un compost que sʼuneix a una molècula diana dʼinterès biològic (per exemple, una proteïna). Moltes de les molècules emprades en anàlisi dʼimatges biològiques tenen estructures dʼalta complexitat que exigeixen moltes etapes de síntesi. Les reaccions multicomponent faciliten la síntesi de molècules complexes en poques etapes ja que, en una sola operació, els diferents enllaços químics es poden formar de manera pràcticament simultània. El nou treball científic obre el camí a la síntesi de sondes del grup BODIPY —un dels més emprats en el disseny de sondes i etiquetes fluorescents— mitjançant aquestes reaccions directes.
Reaccions multicomponent: una via més ràpida i eficaç
«Les reaccions multicomponent són ideals per generar diversitat estructural dʼuna manera ràpida i eficaç. Lʼarticle obre una perspectiva que no sʼhavia abordat mai en lʼàmbit de les reaccions multicomponent», assenyala el professor Lavilla. Com a element innovador, els autors han generat un isonitril fluorescent de perfil multiús capaç de donar lloc a un elevat nombre de compostos fluorescents de diferents característiques estructurals (en concret, se nʼhan preparat cinc tipus representatius). El mètode descrit en lʼarticle és de caràcter general i podria tenir múltiples aplicacions en lʼàmbit de les ciències de la vida.
«Aquesta metodologia també ha permès descobrir i desenvolupar un dels compostos derivats (PhagoGreen) com a element de detecció de fagosomes (vesícules formades a la cèl·lula per endocitosi) que són funcionals en macròfags in vivo. Aquest és un element nou, i marca distàncies amb els mètodes coneguts fins ara, que no permetien diferenciar els fagosomes immadurs dels actius», detalla Lavilla.
El protocol experimental de la recerca ha exigit una actualització dels mètodes de síntesi per fer-los compatibles amb el nucli fluorescent (BODIPY). Un cop superada aquesta fase, lʼaccés a les molècules resulta més senzill i directe. Pel que fa a la part biofísica, sʼha pogut identificar el mecanisme i la diana biològica del PhagoGreen i se nʼha determinat la selectivitat i eficàcia in vivo. Els autors han treballant sobre diferents línies cel·lulars representatives (sobretot, cèl·lules epitelials i macròfags) i també en models animals (peix zebra), que permeten estudiar en temps real lʼevolució de la maduració dels macròfags.
Lʼús de reaccions multicomponent per obtenir noves sondes fluorescents obre fronteres en lʼaplicació dʼaquesta metodologia. «Per exemple, encara es desconeix el grau de maduració dels fagosomes en teixits sans i també sota condicions patològiques», apunta Lavilla. «Aquesta tècnica —continua lʼexpert— podria ajudar a determinar-lo i així avaluar-ne lʼús diagnòstic». En un context més ampli, el treball descriu una prova de concepte dʼun nou mètode de marcatge fluorescent, complementari als mètodes conjugatius descrits fins ara, que es podria aplicar en diferents substrats.
Referència de lʼarticle
Ana Vázquez-Romero, Nicola Kielland, María J. Arévalo, Sara Preciado, Richard J. Mellanby, Yi Feng, Rodolfo Lavilla i Marc Vendrell. «Multicomponent Reactions for de Novo Synthesis of BODIPY Probes: In Vivo Imaging of Phagocytic Macrophages». Journal of the American Chemical Society, 2013, 135 (43), 16018-16021. DOI: 10.1021/ja408093p