Investigadores avanzan en esfuerzos para adaptar la administración de fármacos a las 'centrales eléctricas' de las células

Apr 25, 2023

En un estudio con células cultivadas en laboratorio, Los investigadores de Johns Hopkins Medicine que se especializan en el envejecimiento informan que han administrado con éxito un medicamento común para la presión arterial directamente a la membrana interna de las mitocondrias, las "plantas de energía" en las células de humanos, animales, plantas y la mayoría de los otros organismos.

Desarrollar formas de dirigirse directamente a estas partes de la célula productoras de energía para la administración de medicamentos ha sido durante mucho tiempo un objetivo para los investigadores porque las mitocondrias impulsan, controlan o desempeñan un papel en casi todos los procesos biológicos, incluida la muerte celular natural y el envejecimiento. Las alteraciones o disminuciones en la actividad y las vías mitocondriales están estrechamente relacionadas con la disminución de la función y la fragilidad de los órganos. Pero debido a la estructura de doble membrana de las mitocondrias, a los científicos les ha resultado difícil lograr que las moléculas de fármacos penetren en la membrana interna y obtengan acceso a las funciones centrales de los orgánulos.

El nuevo estudio, descrito en PNAS nexus, informa sobre un método que esencialmente secuestra un sistema ya utilizado por las mitocondrias para transportar oxígeno y otras sustancias químicas a la membrana interna.

"Nuestro estudio muestra que podemos usar el sistema de transporte mitocondrial natural del cuerpo para administrar medicamentos con mucha más precisión", dice Peter Abadir, MD, profesor asociado de medicina geriátrica y gerontología en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.

Para el estudio, los investigadores sintetizaron en el laboratorio tres proteínas de transporte naturales que interactúan con las mitocondrias. Luego fusionaron un medicamento para la presión arterial comúnmente recetado (losartán) con cada una de estas tres proteínas para determinar cuál tenía la mayor tasa de éxito al penetrar la membrana interna de la mitocondria. Estas proteínas fusionadas, denominadas mtLOS1, mtLOS2 y mtLOS3, cuando se introdujeron en células cultivadas en laboratorio en ensayos separados, pudieron transportar el fármaco directamente a la mitocondria en una concentración significativamente más alta de lo que era posible con losartán libre no fusionado con la proteína de transporte. . Esto podría verse bajo un microscopio usando fluorescencia.

En un experimento de prueba de concepto, los investigadores también probaron una versión "codificado" de mtLOS, que no pudo penetrar la membrana interna.

Abadir dice que se necesita más investigación, pero el objetivo es utilizar mtLOS u otras vías de transporte natural para administrar medicamentos que aborden directa y eficientemente los desequilibrios bioquímicos y las pérdidas relacionadas con la inflamación crónica y la función orgánica debilitada característica del envejecimiento y muchos trastornos.

"Sabemos que las personas envejecen en parte debido al declive mitocondrial, y los científicos han estado tratando de introducir terapias directamente en el orgánulo para contrarrestar este declive durante décadas", dice Abadir. "Este es otro intento de administrar compuestos utilizando los sistemas naturales del cuerpo, lo que puede reducir en gran medida los efectos secundarios negativos tanto a corto como a largo plazo".

Han Wang, Jeremey Walston, Peter Abadir y Ran Lin han solicitado dos patentes basadas en esta investigación. Todos los demás autores no han declarado ningún conflicto de intereses.

Otros científicos que contribuyeron a esta investigación incluyen a Jude Phillip, Ran Lin, Andrew Cheetham, David Stern, Yukang Li, Yuzhu Wang, Han Wang, David Rini, Honggang Cui y Jeremy Walston de Johns Hopkins.

La investigación fue financiada por Johns Hopkins Older Americans Independence Center, National Institute on Aging - National Institutes of Health, Johns Hopkins University School of Medicine Discovery Fund Program-Synergy Award, Nathan W. and Margaret T. Shock Aging Research Foundation y Nathan Shock Scholar in Aging.

- Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio web de Johns Hopkins Medicine