Las enzimas, esenciales para las funciones celulares y fisiológicas normales, están implicadas en diversas enfermedades como el cáncer y la diabetes debido a su actividad anormal. Por tanto, el seguimiento de la actividad enzimática es una estrategia valiosa para el diagnóstico y seguimiento de enfermedades. Las técnicas de imagen convencionales están limitadas por la necesidad de agentes de contraste, baja sensibilidad y resolución espacio-temporal.
Para superar estas limitaciones, los investigadores están investigando cada vez más sondas fluorescentes para la visualización no invasiva y en tiempo real de la dinámica enzimática y el estado de la enfermedad correspondiente.
En un nuevo artículo de revisión, investigadores de Corea han resumido los últimos avances en el desarrollo de sondas fluorescentes de infrarrojo cercano (NIR) activadas por enzimas y sus diversas aplicaciones en la investigación y la medicina biomédicas. Proporcionando más información sobre su artículo, los autores principales,
El profesor Jun-Seok Lee de la Facultad de Medicina de la Universidad de Corea y el profesor Juyoung Yoon de la Universidad de Mujeres Ewha en Corea, explicaron:"Si bien el examen de biomarcadores convencional se basa en el nivel de expresión comparativo de una enzima objetivo, no refleja la actividad enzimática. Las sondas fluorescentes pueden ayudar a controlar la dinámica de la actividad enzimática in vitro e in vivo."
El artículo de revisión fue publicado en Trends in Analytical Chemistry .
Las sondas fluorescentes activadas por enzimas constan principalmente de tres componentes:un fluoróforo que emite fluorescencia tras la activación, un conector y una unidad de reconocimiento de enzimas. Cuando la sonda encuentra la enzima objetivo, la carga o transferencia de energía resultante activa el fluoróforo NIR, emitiendo fluorescencia detectable.
Los autores describen varias estrategias de diseño para estas sondas fluorescentes adaptables, con aplicaciones versátiles en estudios dirigidos a enzimas involucradas en procesos metabólicos, neurotransmisión, crecimiento celular, muerte celular y otros procesos clave.
Las sondas fluorescentes NIR se utilizan ampliamente en imágenes biomédicas para visualizar células y tejidos, y proporcionan mediciones altamente sensibles y en tiempo real de la actividad enzimática en células, así como en modelos de enfermedades animales.
Su selectividad permite la detección de enzimas aberrantes específicas de determinados tumores o enfermedades, ayudando al diagnóstico precoz y diferencial. Además, se utilizan para delinear márgenes tumorales o tejidos específicos, guiar la resección quirúrgica y son prometedores en la evaluación de respuestas terapéuticas a terapias dirigidas a enzimas. Además, sus aplicaciones se extienden a la detección ambiental, la seguridad alimentaria y el análisis del agua y el aire.
Las sondas fluorescentes activadas por enzimas ofrecen alta especificidad y sensibilidad, excelente biocompatibilidad, facilidad de uso y propiedades sintonizables, lo que las convierte en activos valiosos en la investigación biomédica y la atención médica. Estudios adicionales pueden ayudar en el diseño de sondas fluorescentes de múltiples objetivos capaces de distinguir entre diferentes tipos de células y ayudar en la investigación clínica, el diagnóstico, el seguimiento de enfermedades y los tratamientos. En general, estas sondas tienen un potencial significativo para revolucionar la atención sanitaria.
Esta revisión mejora nuestra comprensión de las sondas fluorescentes y sienta las bases para futuras investigaciones que puedan ampliar sus aplicaciones. Los autores concluyen diciendo:"La actividad enzimática anormal es un sello distintivo de varias enfermedades. Las sondas fluorescentes NIR pueden usarse como herramientas moleculares para la visualización y cuantificación de dichos biomarcadores. Si bien se han logrado avances significativos en su desarrollo, se necesitan estudios adicionales para ampliarlos". sus bioaplicaciones."
Más información: Hyunsun Jeong et al, Avances recientes en sondas fluorescentes NIR activadas por enzimas para aplicaciones biológicas, Tendencias en química analítica (2023). DOI:10.1016/j.trac.2023.117335
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad de Corea
