Un equipo de investigación dirigido por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha desarrollado derivados controlados por luz de la carbamazepina, un medicamento antiepiléptico, para tratar el dolor neuropático. Estos compuestos, que muestran efectos analgésicos al activarlos por luz, pueden inhibir las señales nerviosas de manera localizada y bajo demanda. Los tratamientos fotofarmacológicos ofrecen una acción precisa en el sitio de aplicación, reduciendo así los efectos adversos a nivel sistémico.
La luz se puede utilizar para activar fármacos en áreas específicas del cuerpo mediante la fotofarmacología. Este enfoque innovador implica modificar la estructura química de un fármaco agregándole un conmutador molecular activado por la luz, como el azobenceno. De esta manera se puede conseguir que el fármaco se active solo cuando se expone a un color de luz particular, y no en la oscuridad.
Basándose en estos principios, un equipo de investigación liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha desarrollo derivados fotoconmutables de la carbamazepina, un medicamento antiepiléptico ampliamente usado en medicina, para combatir algunos tipos de dolor neuropático, como la neuralgia del nervio trigémino. Estos compuestos, que tienen un efecto analgésico tras ser activados con luz, son capaces de inhibir las señales nerviosas de forma local y bajo demanda. Los derivados sintetizados por los investigadores se activan en longitudes de onda correspondientes al color ámbar, lo que permite atravesar tejido y hueso usando lámparas halógenas convencionales.
Cuando iluminamos las larvas que han absorbido estos compuestos con una longitud de onda específica, el fármaco se activa y las larvas se mueven más rápido. Al cambiar la longitud de onda, su movimiento se reduce nuevamente, lo que demuestra el efecto reversible del compuesto sobre el sistema nervioso.
Luisa Camerin
Los dos compuestos sintetizados, carbazopine-1 y carbadiazocine, muestran actividad fotofarmacológica, permitendo controlar con luz de forma reversible la actividad de las neuronas del hipocampo y la locomoción de larvas de pez cebra. Estos experimentos in vivo permiten observar comportamientos relacionados con la ansiedad, que se reflejan en movimientos de nado repentinos. Tal y como explica Luisa Camerin, investigadora del IBEC y primera autora del estudio: “Cuando iluminamos las larvas que han absorbido estos compuestos con una longitud de onda específica, el fármaco se activa y las larvas se mueven más rápido. Al cambiar la longitud de onda, su movimiento se reduce nuevamente, lo que demuestra el efecto reversible del compuesto sobre el sistema nervioso.”
Además, la carbadiazocine ha demostrado también propiedades analgésicas: “Hemos observado, en modelos de rata desarrollados en el laboratorio de Esther Berrocoso en la Universidad de Cádiz, que la carbadiazocine tiene un efecto analgésico contra el dolor neuropático sin signos de anestesia, sedación o toxicidad. Estos resultados permiten demostrar un tratamiento simple y convincente con iluminación no invasiva,” detalla Pau Gorostiza, profesor de investigación ICREA, investigador principal en el IBEC y miembro del CIBER-BBN.
El dolor neuropático está causado por lesiones o enfermedades del sistema somatosensorial, como la radiculopatía lumbar («ciática»), la neuropatía diabética y el dolor crónico postquirúrgico. El tratamiento de este tipo de dolor a menudo requiere opioides, analgésicos más potentes que los antiinflamatorios no esteroideos habituales – como el paracetamol y el ibuprofeno-. Sin embargo, su uso es controvertido debido a su eficacia inconsistente, la necesidad de dosis altas que pueden causar tolerancia y adicción, y efectos secundarios sistémicos como estreñimiento, náuseas, mareos y somnolencia.
Hemos observado, en modelos de rata desarrollados en el laboratorio de Esther Berrocoso en la Universidad de Cádiz, que la carbadiazocine tiene un efecto analgésico contra el dolor neuropático sin signos de anestesia, sedación o toxicidad. Estos resultados permiten demostrar un tratamiento simple y convincente con iluminación no invasiva
Pau Gorostiza
En este contexto, las terapias basadas en la luz están cobrando importancia en medicina debido a su capacidad para dirigirse a regiones específicas del cuerpo, aumentando la eficacia del tratamiento y reduciendo los efectos secundarios de los fármacos sistémicos.
El equipo ya está trabajando en el próximo paso previsto para este proyecto, que es activar los fármacos mediante luz infrarroja, que penetra con mayor profundidad en los tejidos, y utilizar fuentes de luz infrarroja portátiles como láseres o diodos electroluminiscentes (LEDs).
Este estudio forma parte delproyecto PHOTOTHERAPORT, coordinado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC). El proyecto está financiado por el prestigioso programa Pathfinder Open del Consejo de Innovación Europeo (EIC, por sus siglas en inglés) y se centra en el desarrollo de implantes luminiscentes y fármacos activados con luz para innovadoras terapias de neuromodulación ((Programa HORIZON-EIC-2023 PATHFINDEROPEN-01, nº 101130883). PHOTOTHERAPORT es un consorcio de 8 instituciones de 4 países que cuenta con una financiación de 3 millones de euros durante 3 años para llevar a cabo el proyecto.
Artículo referenciado:
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
