Com arriba la cocaïna al cervell? Un estudi de la UPC obre la porta al disseny de fàrmacs més eficaços per al tractament de malalties cerebrals
L’investigador Luis Carlos Pardo, del Grup de Caracterització de Materials de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), ha desvelat, juntament amb investigadors de la Universitat d’Oxford, el mecanisme pel qual la cocaïna és capaç de travessar la membrana protectora del cervell. Es tracta d’un estudi pioner que obre la porta al disseny de fàrmacs més eficaços per tractar malalties cerebrals.
La recerca podrà ser útil per dissenyar en un futur medicaments que tractin malalties cerebrals, així com per protegir el cervell i prevenir-ne l’entrada de substàncies tòxiques capaces de travessar-ne la membrana, com ara la cocaïna.
A través d’una tècnica anomenada difracció de neutrons, els investigadors Luis Carlos Pardo, de la UPC, i Andrew Johnston, Sebastian Busch i Syliva Mclain, de la Universitat d’Oxford, han obtingut la informació sobre l’estructura microscòpica de l’embolcall d’aigua de la molècula de cocaïna. La recerca ha desvetllat perquè la cocaïna travessa de forma directa i efectiva la membrana hematoencefàlica que protegeix el cervell de substàncies tòxiques com no ho fan altres molècules.
Els investigadors han descobert que la molècula és capaç d’adaptar-se tant a entorns hidrofílics (que tenen afinitat amb l’aigua) com hidrofòbics (que repelen o que no es poden barrejar amb aigua) canviant les seves propietats segons el context, amb o sense aigua, en el qual es troba.
L’estudi, que ha estat publicat a la revista científica Physical Chemistry Chemical Physics, descobreix com la cocaïna és capaç de recórrer el corrent sanguini gràcies a les seves propietats hidrofíliques. La molècula es dissol en aigua perquè pot ancorar al seu voltant molècules d’aigua, tot formant el que s’anomenen ponts d’hidrogen.
Però també ha donat resposta a la incògnita de com la molècula és capaç d’adaptar-se a ambients hidrofòbics com els que composen la barrera de protecció del cervell, en els quals una molècula hidrofílica no hauria de ser capaç d’actuar. En aquest context, la molècula utilitza les propietats hidrofòbiques per enganxar-se al greix de la membrana del cervell tot ‘amagant’ les unitats hidrofíliques que, a priori, no la permetrien ‘accedir’ a aquest tipus d’entorns.
És a dir, quan es troba en un ambient hostil a les molècules d’aigua, plega els seus ancoratges químics amb l’aigua de manera que es fa passar per una molècula hidrofòbica. El que els investigadors han descobert és que per enganxar entre si aquests ancoratges químics la cocaïna utilitza precisament una molècula d’aigua.
Per obtenir aquesta conclusió, l’investigador Luis Carlos Pardo, de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB) de la UPC, ha dissenyat el programa informàtic Angula, amb el qual ha analitzat milions de dades generades a partir de l’experiment de difracció de neutrons. Les nombroses simulacions analitzades amb Angula han proporcionat la informació sobre com estan ordenades les molècules de cocaïna barrejades amb aigua.
Els experiments de difracció de neutrons s’han dut a terme amb la font de neutrons ISIS per part dels investigadors de la Universitat d’Oxford, encapçalats per Sylvia Mclain. Els investigadors han utilitzat tècniques numèriques que permeten analitzar amb l’ordinador les molècules utilitzades. Si l’estructura generada en l’ordinador és capaç de descriure els resultats experimentals es considera correcta. ♦
FOTOGRAFIA: Luis Carlos Pardo (UPC) i Andrew Johnston i Sylvia E. McLain (Universitat d’Oxford)
