Resumen de Diseño y validación de un nanosistema autopropulsado para aplicaciones biomédicas
- español
Los trastornos neurodegenerativos son enfermedades hasta ahora incurables, cuya incidencia se prevé que se duplique de aquí a 2050 como consecuencia del aumento de la esperanza de vida. La mayoría de estas afecciones se caracterizan por la acumulación de amiloide, una proteína con estructura de lámina ß, en el tejido neuronal. Los tratamientos actuales presentan un problema común; la dificultad en llegar a su lugar de acción debido a problemas al atravesar la barrera hematoencefálica (BHE). Para abordar este problema, la nanotecnología ha surgido como una poderosa herramienta. Específicamente la nanomedicina, con el uso de nanopartículas (NPs) inferiores a 200 nm, y con el objetivo de mejorar la calidad de vida de los seres humanos combatiendo enfermedades de forma innovadora ha cobrado gran interés.
Las NPs más empleadas tienen naturaleza muy diversa, desde sílice hasta sistemas lipídicos, que son capaces de atravesar con mayor facilidad los modelos de BHE, lo que permite liberar el fármaco de interés en su lugar de acción. Para dotar de movimiento a este tipo de sistemas, en el desarrollo de esta tesis se han producido chaperonas moleculares modificadas genéticamente mediante la adición de una secuencia específica de unión a nanomateriales. Estas proteínas se han utilizado para funcionalizar NPs, generando así nanosistemas capaces de autopropulsarse en presencia de ATP. Este trabajo demuestra la correcta colocación de las proteínas en la superficie de las NPs, así como la versatilidad del sistema y la eficacia del recubrimiento. Se ha demostrado que la velocidad alcanzada por los "nanoswimmers" depende de la concentración de ATP, parámetro que permitirá controlar su movimiento. Además, estos "nanorrobots" pueden aplicarse en condiciones de estrés térmico gracias a la gran estabilidad de la chaperona en condiciones extremas. Siendo capaces de prevenir la desanaturalización térmica de proteínas sometidas a altas temperaturas. En este trabajo se ha demostrado también su eficacia para reducir significativamente los agregados amiloides in vitro.
Por tanto, se puede concluir que a lo largo de esta tesis doctoral se han desarrollado nanosistemas híbridos multifuncionales, capaces de "navegar" en medios con presencia de ATP y de realizar una función de replegamiento. Estos sistemas surgen como una alternativa prometedora a las terapias actuales y encuentran aplicaciones que van desde los procesos industriales hasta la administración dirigida de fármacos.
- English
Neurodegenerative disorders derived from amyloid accumulation are hitherto incurable diseases with a higher incidence as a consequence of the increase in life expectancy of the population. This thesis combined genetic engineering, molecular biology, and nanotechnology to design a self-propelled and biocompatible system that uses ATP as an energy source. The protein of choice for this design is Hsp90. This molecular chaperone, besides acting as a “motor”, also confers the nanosystem with the ability to stabilize and repair other amylogenic or denatured proteins. In summary, this study design a “nanorobot” capable of recognizing, binding, and repairing misfolded proteins in the presence of ATP. In the short and medium terms, this system could be used in the biotechnology industry and, in the long term, in the treatment of folding diseases.
