Un equip de recerca dirigit per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) ha desenvolupat derivats de la carbamazepina, un medicament antiepilèptic, per tractar el dolor neuropàtic. Aquests compostos, que mostren efectes analgèsics en activar-los per llum, poden inhibir els senyals nerviosos de manera localitzada i sota demanda. Els tractaments fotofarmacològics ofereixen una acció precisa en el lloc d’aplicació, reduint així els efectes adversos a escala sistèmica.
La llum es pot utilitzar per activar fàrmacs en àrees específiques del cos mitjançant la fotofarmacologia. Aquest enfocament innovador implica modificar l’estructura química d’un fàrmac agregant-li un commutador molecular activat per la llum, com l’azobenzè. D’aquesta manera es pot aconseguir que el fàrmac s’activi només quan s’exposa a un color de llum particular, i no en la foscor.
Basant-se en aquests principis, un equip de recerca liderat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) ha desenvolupat derivats fotocommutables de la carbamazepina, un medicament antiepilèptic àmpliament usat en medicina, per combatre alguns tipus de dolor neuropàtic, com la neuràlgia del nervi trigemin. Aquests compostos, que tenen un efecte analgèsic després d’activar-los amb llum, són capaços d’inhibir els senyals nerviosos de forma local i sota demanda. Els derivats sintetitzats pels investigadors s’activen en longituds d’ona corresponents al color ambre, la qual cosa permet travessar teixit i ossos usant làmpades halògenes convencionals.
Quan il·luminem les larves que han absorbit aquests compostos amb una longitud d’ona específica, el fàrmac s’activa i les larves es mouen més ràpidament. En canviar la longitud d’ona, el seu moviment es redueix novament, cosa que demostra l’efecte reversible del compost sobre el sistema nerviós.
Luisa Camerin
Els dos compostos sintetitzats, carbazopine-1 i carbadiazocine, mostren activitat fotofarmacològica, permetent controlar amb llum de forma reversible l’activitat de les neurones de l’hipocamp i la locomoció de larves de peix zebra. Aquests experiments in vivo permeten observar comportaments relacionats amb l’ansietat, que es reflecteixen en moviments de natació sobtats. Tal com explica Luisa Camerin, investigadora de l’IBEC i primera autora de l’estudi: “Quan il·luminem les larves que han absorbit aquests compostos amb una longitud d’ona específica, el fàrmac s’activa i les larves es mouen més ràpidament. En canviar la longitud d’ona, el seu moviment es redueix novament, cosa que demostra l’efecte reversible del compost sobre el sistema nerviós.”
A més, la carbadiazocine ha demostrat també propietats analgèsiques: “Hem observat, en models de rata desenvolupats al laboratori d’Esther Berrocoso a la Universitat de Cadis, que la carbadiazocine té un efecte analgèsic contra el dolor neuropàtic sense signes d’anestèsia, sedació o toxicitat. Aquests resultats són una demostració d’un tractament simple i convincent amb il·luminació no invasiva,” detalla Pau Gorostiza, professor de recerca ICREA, investigador principal a l’IBEC i membre del CIBER-BBN.
El dolor neuropàtic és causat per lesions o malalties del sistema somatosensorial, com la radiculopatia lumbar (“ciàtica”), la neuropatia diabètica i el dolor crònic postquirúrgic. El tractament d’aquest tipus de dolor sovint requereix opioides, analgèsics més potents que els antiinflamatoris no esteroidals habituals – com el paracetamol i l’ibuprofèn-. Tanmateix, el seu ús és controvertit a causa de la seva eficàcia inconsistent, la necessitat de dosis altes que poden causar tolerància i addicció, i efectes secundaris sistèmics com estrenyiment, nàusees, marejos i somnolència.
Hem observat, en models de rata desenvolupats al laboratori d’Esther Berrocoso a la Universitat de Cadis, que la carbadiazocine té un efecte analgèsic contra el dolor neuropàtic sense signes d’anestèsia, sedació o toxicitat. Aquests resultats són una demostració d’un tractament simple i convincent amb il·luminació no invasiva.
Pau Gorostiza
En aquest context, les teràpies basades en la llum estan guanyant importància en medicina per la seva capacitat de dirigir-se a regions específiques del cos, augmentant l’eficàcia del tractament i reduint els efectes secundaris dels fàrmacs sistèmics.
L’equip ja està treballant en el pròxim pas previst per a aquest projecte, que és activar els fàrmacs mitjançant llum infraroja, que penetra encara amb més profunditat en els teixits, i utilitzar fonts de llum infraroja portàtils com làsers o díodes electroluminescents (LEDs).
Aquest estudi forma part del projecte PHOTOTHERAPORT, coordinat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC). El projecte està finançat pel prestigiós programa Pathfinder Open del Consell d’Innovació Europeu (EIC, per les seves sigles en anglès) i se centra en el desenvolupament d’implants luminescents i fàrmacs activats amb llum per a innovadores teràpies de neuromodulació (Programa HORIZON-EIC-2023 PATHFINDEROPEN-01, núm. 101130883). PHOTOTHERAPORT és un consorci de 8 institucions de 4 països que compta amb un finançament de 3 milions d’euros durant tres anys per dur a terme el projecte.
Article referenciat:
Luisa Camerin, Galyna Maleeva, Alexandre M. J. Gomila, Irene Suárez-Pereira, Carlo Matera, Davia Prischich, Ekin Opar, Fabio Riefolo, Esther Berrocoso, and Pau Gorostiza. Photoswitchable Carbamazepine Analogs for Non-Invasive Neuroinhibition In Vivo. Angewandte Chemie (2024). DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202403636
