Los químicos de ETH han sintetizado varias variantes de THC, el ingrediente activo del cannabis. Su estructura se puede alterar con la luz, y los investigadores han utilizado esto para crear una nueva herramienta que se puede utilizar para estudiar de manera más eficaz el propio sistema cannabinoide del cuerpo.

Cuando muchas personas escuchan la abreviatura THC (tetrahidrocannabinol), inmediatamente piensan en fumar marihuana e intoxicarse. Pero la sustancia también es de interés para la medicina:alivia los calambres musculares, dolor, pérdida de apetito y náuseas. El THC actúa uniéndose a los correspondientes receptores cannabinoides-1 (CB1), que se encuentran en la membrana celular y están presentes en gran número en el sistema nervioso central y periférico. Los receptores CB1 juegan un papel importante en la memoria, Coordinación motriz, estado de ánimo y procesos cognitivos.

Cuando una molécula de THC se une a uno de estos receptores CB1, cambia de forma, desencadenando una cascada de señales dentro de la celda. Sin embargo, todavía es difícil estudiar los receptores CB1 y sus múltiples funciones, porque los cannabinoides como el THC son altamente lipofílicos, por lo que con frecuencia se incrustan en las membranas compuestas por moléculas de grasa de manera incontrolada. Para poder utilizar el THC o sus variantes de forma más precisa para aplicaciones farmacéuticas y médicas, por lo tanto, es importante comprender mejor los receptores CB1.

Estudiar las diversas interacciones entre los receptores CB1 y los cannabinoides, un grupo de químicos encabezado por el profesor de ETH Erick Carreira sintetizó moléculas de THC. Su estructura se puede alterar con la luz. Los investigadores publicaron sus hallazgos en el último número de la Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

Los científicos sintetizaron cuatro variantes, o derivados, de THC conectando una "antena" sensible a la luz a la molécula de THC. Esta antena permite utilizar luz de una longitud de onda específica para manipular con precisión la molécula alterada. La luz ultravioleta cambia la estructura espacial de la antena, y este cambio se puede revertir nuevamente con luz azul.

Los investigadores probaron dos de estos derivados en un cultivo de células vivas. Los derivados se acoplaron a los receptores CB1 de la misma manera que el THC natural. Cuando los investigadores irradiaron el derivado de THC con luz ultravioleta, su estructura se alteró tal como esperaban los investigadores, activando consecuentemente el receptor CB1. Esto desencadena reacciones como la apertura de los canales iónicos de potasio ubicados en la membrana celular, lo que hace que los iones de potasio fluyan fuera de la célula. Los investigadores pudieron medir esto con un electrodo insertado en la celda.

Cuando se irradia con luz azul, el derivado del THC volvió a su forma original, desactivando el receptor CB1 como resultado. Los canales iónicos se cerraron y el flujo de potasio se detuvo. Los investigadores pudieron activar y desactivar estos procesos utilizando los correspondientes pulsos de luz de colores.

"Este trabajo es nuestra prueba de principio exitosa:las variantes de THC sensibles a la luz son una herramienta adecuada para controlar e influir en los receptores CB1, "dice Michael Schafroth, estudiante de doctorado con el profesor de ETH Carreira y colaborador principal del estudio. Agregó que ahora han sentado una base importante para otros proyectos que ya están en progreso; por ejemplo, otro estudiante de doctorado en el grupo de Carreira, Roman Sarott, está trabajando en la síntesis de derivados de THC adicionales que reaccionen a la luz roja de longitud de onda larga. "La luz roja penetra más profundamente en los tejidos que la luz azul, "dice Sarott." Si queremos estudiar los receptores CB1 en un organismo vivo, necesitamos moléculas que sean sensibles a la luz roja ".

Además de los investigadores del grupo de Carreira, destacados científicos de la Universidad de Nueva York (NYU), la Universidad de Indiana en Bloomington (IUB) y la Universidad del Sur de California (USC), así como la Universidad Ludwig-Maximilian en Munich participaron en el proyecto interdisciplinario. Los experimentos biológicos fueron realizados por James Frank y Dirk Trauner.

Muchas culturas conocen desde hace mucho tiempo el efecto embriagador y terapéutico del THC. La identificación del THC finalmente condujo al descubrimiento del sistema endocannabinoide, que involucra sustancias tanto nativas como exógenas del cuerpo de la clase de cannabinoides, así como sus receptores en el cuerpo.

La industria farmacéutica también está interesada en comprender mejor el sistema endocannabinoide para poder utilizar mejor componentes específicos con fines farmacéuticos. El sistema se considera un posible punto de partida para los tratamientos para la adicción, obesidad, depresión e incluso Alzheimer y Parkinson.