Biosensors to evaluate drug efficacy in neurodegenerative diseases

Abstract

Neurodegenerative diseases (NDs) are characterised by a progressive neuronal death that leads to cognitive or motor deficits as well as behaviour alterations. Most common NDs are Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Different mechanisms underlying these diseases have been described, although the aetiology of these diseases remains an essential question hampering the development of effective treatments. To overcome the lack of available treatments to cure NDs, the development of novel biosensors is crucial to deepen our understanding of these pathologies and efficiently evaluate drug candidates. Biosensors are devices that detect a specific analyte or molecule using biological elements. Among the different types of biosensors, fluorescence-based biosensors are one of the most attractive because of their great sensibility and capability of live imaging. Usually, these biosensors are based on fluorescent proteins or organic fluorophores, however recently novel fluorophores based on nanoparticles, Quantum dots (QDs) have been developed with improved photophysical properties. QDs are generally formed by a Cd/Se core coated typically with a Zn/S layer. Due to their large surface, they have been conjugated with different biomolecules of interest becoming novel versatile tools...Las enfermedades neurodegenerativas (ENs) se caracterizan por una muerte neuronal que produce déficits cognitivos o motores así como alteraciones en el comportamiento. Las ENs más prevalentes son la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Aunque se han descrito mecanismos comunes entre las distintas ENs, se desconoce la causa que desencadena estas enfermedades, lo que dificulta el desarrollo de terapias efectivas. Para ello, el desarrollo de nuevos biosensores es crucial para comprender mejor estas patologías y evaluar candidatos a fármaco de manera eficaz. Los biosensores son dispositivos que permiten detectar un analito o molécula de interés utilizando elementos biológicos. Entre los biosensores más relevantes se encuentran los que están basados en fluorescencia debido a su alta sensibilidad y capacidad de monitorizar procesos in vivo. Generalmente, estos biosensores están basados en proteínas fluorescentes o fluoróforos orgánicos aunque recientemente se han desarrollado nanopartículas fluorescentes, denominadas Quantum dots (QDs) que presentan unas propiedades ópticas optimizadas. Los QDs están generalmente compuestos por un núcleo de Cd/Se y típicamente recubiertos de una capa de Zn/S. Debido a su gran superficie pueden ser conjugados con distintas biomoléculas de interés, convirtiéndolos en herramientas con gran versatilidad...