Desenvolupament de compostos fotoactius per millorar la resolució espacial en fotofarmacologia i optogenètica
La llum és una eina versàtil que ofereix una font d'energia no invasiva i fàcilment modulable per controlar, de manera externa, processos biològics. Aquesta estratègia es basa en l'ús de substàncies moleculars fotoactives capaces d'interaccionar amb proteïnes o altres estructures endò...
| Autor: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | catalán |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:322544 |
| Acesso em linha: | https://ddd.uab.cat/record/322544 |
| Access Level: | acceso embargado |
| Palavra-chave: | Fotofarmacologia Photopharmacology Fotofarmacología Optogenètica Optogenetics Optogenética Dos fotons Two-photon Dos fotones Ciències Experimentals |
| Resumo: | La llum és una eina versàtil que ofereix una font d'energia no invasiva i fàcilment modulable per controlar, de manera externa, processos biològics. Aquesta estratègia es basa en l'ús de substàncies moleculars fotoactives capaces d'interaccionar amb proteïnes o altres estructures endògenes per modificar-ne l'activitat sota irradiació. El control de l'activitat biològica es pot dur a terme amb alta resolució espacial i temporal, de manera no invasiva, selectiva i, sovint, reversible. Cosa que obre la porta a aplicacions de gran interès, com és el cas de l'estudi dels sistemes neuronals amb una precisió superior a la que permeten la farmacologia i l'electrofisiologia convencionals. Aquests objectius es poden assolir mitjançant dos grans grups de tècniques que es diferencien segons l'origen de les substàncies fotoactives utilitzades per al control dels processos biològics: l'optogenètica, basada fonamentalment en l'ús de proteïnes fotosensibles naturals (o modificades genèticament), i la fotofarmacologia, en què aquestes substàncies són molècules petites d'origen sintètic. L'objectiu d'aquesta tesi doctoral ha estat explorar noves vies per millorar les prestacions de les tècniques optogenètiques i fotofarmacològiques actuals. Un dels principals avantatges d'aquestes tècniques és el seu confinament espacial, és a dir, la possibilitat d'induir processos selectivament a la zona irradiada. A la pràctica, però, aquesta resolució espacial es veu restringida per diversos factors, principalment per la dificultat de fotoexcitar selectivament un volum determinat dins d'una mostra biològica. D'una banda, la penetració de la llum es veu limitada per l'absorció i la dispersió causades per les biomolècules dels teixits, fet que dificulta l'accés al material biològic situat a més profunditat en experiments in vivo. De l'altra, quan s'utilitzen lents i objectius per focalitzar la llum, les dimensions del volum focal estan limitades per la difracció, i en el millor dels casos seran de centenars de nanòmetres tant en el pla focal com en l'eix axial de la mostra. Hi ha diverses estratègies que permeten superar algunes d'aquestes limitacions i millorar així la resolució espacial de la fotoexcitació. Tot i que es van desenvolupar originalment per augmentar la resolució en microscòpia òptica de fluorescència, actualment hi ha interès a aplicar-les en altres camps on el confinament de la llum és rellevant, com és el cas de l'optogenètica i la fotofarmacologia. Dues de les estratègies destacades per a aquest propòsit són l'absorció a dos fotons i l'excitació antagonista amb dos feixos de llum. Concretament, en aquesta tesi doctoral s'han estudiat tres casos on s'han aplicat aquestes estartègies: (1) El desenvolupament d'una eina fotofarmacològica basada en microscòpia RESOLFT per millorar la resolució espacial en el fotocontrol de receptors ionotròpics de glutamat; (2) El desenvolupament d'una estratègia per fotosensibilitzar el comportament de proteïnes optogenètiques sota excitació a dos fotons; i (3) El desenvolupament d'un nou lligand engabiat no destructiu estilbènic operatiu a dos fotons sota llum NIR per al control de receptors ionotròpics de glutamat. |
|---|