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Una sonda fluorescente para monitorizar las mitocondrias en células vivas

Un equipo de científicos ha desarrollado una sonda fluorescente que permite monitorizar la función y actividad de un transportador de la mitocondria en células vivas. Es la primera sonda fluorescente que consigue entrar en la mitocondria a través del trasnportador carnitina-acilcarnitina y se podría aplicar al diagnostico de enermedades metabólicas raras.

Células humanas de paraganglioma teñidas con el BODIPY de la sonda fluorescente.Científicos del CSIC, de FICYT (Fundacin para el foment de la Investigación Científica, Aplicada y Tecnología) y de FINBA (Fundación para la Investigación y la Innovación Biosanitaria del Principado de Asturias) han desarrollado una sonda fluorescente que puede entrar en la matriz mitocondrial en células vivas a través de un transportador de membrana y monitorizar su función y actividad.

Las mitocondrias son orgánulos presentes en todas las células eucariotas. Tienen la función esencial de generar energía para la célula, bien a partir de lípidos o de glucosa.

Una característica de las mitocondrias es que es extremadamente difícil introducir nada en su matriz interna. Tal como explica José Luis Chiara, científico del CSIC y coautor del desarrollo, “las mitocondrias tiene doble membrana, como algunas bacterias, y la membrana interna es impermeable a casi todo”.

La nueva sonda está formada por una unidad que emite la fluorescencia (denominada técnicamente BODIPY) y una unidad de L-carnitina (un aminohidroxiácido), que actua como grupo biolocalizador. Esta segunda unidad es reconocida por una proteína transportadora, la carnitina-acilcarnitina translocasa, que transporta lípidos del exterior al interior de la matriz de la mitocondria para oxidarlos y obtener así energía.

Esto permite a la sonda entrar en la mitocondria. Pero, además, permitiría monitorizar el funcionamiento de este transportador. Y es que la deficiencia o disfunción de este transportador causa un síndrome metabólico, en el que el organismo no puede procesar ciertas grasas para convertirlas en energía, y que podría ser diagnosticado con la sonda.

La sonda también podría tener aplicaciones en el campo del cáncer. Las células cancerosas tiene su metabolismo potenciado para mantener la proliferación descontrolada, especialmente el metabolismo de lípidos. En este sentido, el transporte de lípidos a través de la membrana de la mitocondria y su control se estudia como una de las opciones para intervenir en la prevención y tratamiento de cánceres.

La sonda tiene aplicación en el diagnóstico de patologías y enfermedades mitocondriales de origen genético, o para introducir fármacos en la mitocondria

También se podrían estudiar aplicaciones en otros ámbitos, en el diagnóstico de patologías y enfermedades mitocondriales de origen genético, o para introducir moléculas activas en la mitocondria.

Tal como explica el investigador, “el BODIPY es el cromóforo, pero a él se pueden unir otras moléculas para detectar analitos o para introducir algún tipo de fármaco. Si sólo interesa transportar el fármaco, el BODIPY se puede sustituir por él y aprovechar la carnitina como unidad de transporte”.

La sonda está patentada y ahora los científicos buscan empresas especializadas en sondas para marcaje biológico interesadas en continuar el desarrollo.

Como ventajas de la sonda, hay que destacar que la eficiencia y selectividad del marcaje es independiente del patrón de sustitución en el cromóforo, así como de la línea celular ensayada. La estructura molecular de la sonda es sencilla y modular, lo que simplifica su síntesis (que se realiza en una sola etapa) a partir de los BODIPY disponibles comercialmente. De esta forma se pueden obtener sondas multifuncionales, con emisiones en varias longitudes de onda.

Además de usar el transportador de lípidos, la sonda puede entrar en la mitocondria por un mecanismo electroforético, ya que “la sonda está cargada positivamente y el interior de la mitocondria tiene normalmente un potencial negativo”. De cara al desarrollo de un test de diagnóstico, “estamos evaluando de forma cuantitativa la contribución relativa de ambos mecanismos de transporte”, explica Chiara.

Contacto:

Laura Redondo Gallego
Vicepresidencia Adjunta
de Transferencia
del Conocimiento- 
CSIC
Tel.: (+34) 915681825
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Un equipo de científicos ha desarrollado una sonda fluorescente que permite monitorizar la función y actividad de un transportador de la mitocondria en células vivas. Es la primera sonda fluorescente que consigue entrar en la mitocondria a través del trasnportador carnitina-acilcarnitina y se podría aplicar al diagnostico de enermedades metabólicas raras.