Una imagen microscópica de células cancerosas de pulmón humano, en el que se muestra que la molécula desarrollada por la Universidad Estatal de Utah que lleva monóxido de carbono se dirige a las mitocondrias, como lo revela el color amarillo verdoso brillante. Crédito:Universidad Estatal de Utah
Hace unos cuatro años, La química de la Universidad Estatal de Utah, Lisa Berreau, le hizo una pregunta a la colega y toxicóloga de la USU, Abby Benninghoff.
"Mis estudiantes y yo habíamos desarrollado una nueva molécula de flavonoide que podía liberar monóxido de carbono, "Recuerda Berreau." Y estábamos buscando una respuesta a la pregunta, '¿Podría matar las células cancerosas?' "
¿La respuesta corta de Benninghoff? Si. Pero como en muchas actividades científicas, la pregunta planteó más preguntas e inició un esfuerzo interdisciplinario para explorar los matices de la liberación controlada de monóxido de carbono en las células.
Berreau y Benninghoff, junto a sus alumnos Marina Popova, Tatiana Soboleva, Héctor Esquer y Stacey Anderson, así como su colega Suliman Ayad de la Universidad Estatal de Florida, están atrayendo la atención internacional con sus hallazgos. El equipo publicó recientemente los resultados de sus estudios en la revista American Chemical Society Biologia quimica y en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .
La investigación del equipo cuenta con el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud, la Estación Experimental Agrícola de Utah y la Oficina de Investigación y Estudios de Posgrado de la USU.
Liberación de monóxido de carbono, también conocido como CO, probablemente suene un poco aterrador. Después de todo, equipamos nuestros hogares con detectores de monóxido de carbono para evitar trágicos accidentes. Nos encargamos de no dejar los coches inactivos en espacios cerrados. Todavía, el temible gas es producido por nuestros propios cuerpos, aunque en pequeñas cantidades, y puede ser un antídoto clave para enfermedades modernas como el cáncer, inflamación e hipertensión.
Como muchas sustancias, incluidos los ejemplos menos amenazantes de agua y oxígeno, demasiado monóxido de carbono es malo. Pero un poco podría salvarle la vida.
"Ese hematoma en la piel, eso es evidencia de una vía bioquímica, donde se libera CO, "dice Berreau, vicepresidente asociado de investigación en el estado de Utah y profesor en el Departamento de Química y Bioquímica de la USU.
Las moléculas específicas de los científicos de la USU para la liberación de CO son únicas, en que los intentos previos de desarrollar moléculas liberadoras de monóxido de carbono, conocido como "CORM, "han utilizado estructuras que contienen metal.
Desde la izquierda, Los científicos de la Universidad Estatal de Utah, Abby Benninghoff, Tatiana Soboleva, Marina Popova y Lisa Berreau están desarrollando moléculas para entregar cantidades controladas de monóxido de carbono a objetivos dentro del cuerpo humano. Crédito:Mary-Ann Muffoletto
"El uso de metales genera preocupaciones debido a la posible toxicidad, "Dice Berreau.
La molécula desarrollada por USU se deriva de pigmentos orgánicos llamados flavonoides, que se encuentran naturalmente en alimentos como las bayas y el cacao.
Entre los desafíos de desarrollar las moléculas y aprovechar el poder curativo del CO está descubrir cómo entregar el gas potencialmente beneficioso de manera segura, cantidades deseadas a sitios específicos en el cuerpo.
"Una característica de nuestras moléculas es que exhiben liberación de monóxido de carbono solo cuando se activan con la luz visible, "Dice Berreau.
Esa es una parte "única y emocionante" de los esfuerzos de USU, dice Benninghoff, profesor asociado en el Departamento de Animales de la USU, Ciencias Lácteas y Veterinarias y Facultad de Medicina Veterinaria. "Nuestra base de flavonoides, los fotoCORM orgánicos son rastreables, orientable y activable ".
Los estudiantes de doctorado Popova y Soboleva están profundizando en lo que sucede a nivel celular y molecular, a medida que el CO se libera y se difunde dentro de las células.
Usando microscopía de fluorescencia, Popova, autor principal del JACS papel, está demostrando el suministro de CO dirigido por fotoCORM a las células cancerosas, así como la capacidad de las fotoCORM de producir efectos antiinflamatorios significativos.
"Estamos refinando nuestra estructura molecular para permitir un mejor control de la liberación de CO para producir efectos biológicos más específicos y precisos, " ella dice.
Soboleva, becario de investigación de posgrado presidencial de la USU y autor principal del Biología química ACS papel, está investigando el comportamiento de photoCORM a nivel mitocondrial. Recientemente recibió una beca competitiva de la Asociación Estadounidense de la Salud, lo que le permitirá explorar más a fondo el uso de los photoCORM para combatir la inflamación, un flagelo de salud pública moderno vinculado a una amplia gama de enfermedades crónicas, incluyen enfermedades del corazón y diabetes.
"Nuestra colaboración entre disciplinas nos ha permitido lograr mucho más de lo que podríamos lograr en nuestro propio laboratorio, "dice Berreau, que posee la patente del photoCORM desarrollado por USU. "Esta es la razón por la que la colaboración es importante. Estamos aportando experiencia complementaria hacia el desarrollo de moléculas liberadoras de CO para posibles aplicaciones terapéuticas".
