Los científicos de la Universidad de Bath han desarrollado una nueva herramienta inspirada en la naturaleza para ayudar a los investigadores a desarrollar nuevos tratamientos farmacológicos de una manera más limpia, ecológica y rentable. Los tratamientos farmacológicos a menudo funcionan uniéndose a proteínas que desempeñan un papel en la enfermedad, inhibiendo así su función. Este procedimiento puede aliviar los síntomas o tratar directamente la enfermedad.
Los fármacos tradicionales de moléculas pequeñas suelen tener dificultades para alterar las interacciones entre proteínas, y la industria farmacéutica está explorando el uso de proteínas pequeñas llamadas "péptidos". Estos péptidos funcionan de manera similar, lo que proporciona una forma potencialmente más eficaz de bloquear estas interacciones.
Sin embargo, los péptidos y las proteínas a menudo no son buenos medicamentos porque sus estructuras tridimensionales pueden desmoronarse, son sensibles a las altas temperaturas y tienen dificultades para ingresar a las células humanas, donde existen muchos objetivos farmacológicos interesantes pero desafiantes.
Ahora, los científicos de la Universidad de Bath han desarrollado una solución a este problema: normalmente las proteínas y las cadenas peptídicas tienen un punto de inicio y un punto final; al unir estos cabos sueltos, es posible crear proteínas y cadenas peptídicas muy rígidas "en forma de anillos", lo que mejora la resistencia al calor y la estabilidad química, y les permite ingresar a las células más fácilmente.
Extrajeron una enzima llamada OaAEP1 de Oldenlandia affinis, una pequeña flor morada que crece en los trópicos, la modificaron y luego la transfirieron a células bacterianas. Estos cultivos bacterianos pueden producir grandes cantidades de proteínas a medida que crecen, mientras conectan los dos extremos en un solo paso.
Las plantas pueden completar este proceso de forma natural, pero es lento y produce bajos rendimientos. Alternativamente, la ciclación se puede realizar químicamente aislando la enzima y mezclando múltiples reactivos en un tubo de ensayo, pero esto requiere múltiples pasos y utiliza solventes químicos tóxicos. Poner todo el proceso en un sistema bacteriano aumenta los rendimientos, utiliza reactivos bioamigables más sostenibles y requiere menos pasos. Por tanto, este método es más sencillo y económico.
Para demostrar este enfoque, los científicos aplicaron la tecnología bacteriana OaAEP1 a una proteína llamada DHFR y descubrieron que unir sus extremos de cabeza y cola la hacía más resistente a los cambios de temperatura y al mismo tiempo mantenía su funcionalidad normal.
El profesor Jody Mason, del Departamento de Ciencias de la Vida de la Universidad de Bath, dijo: "Las proteínas y los péptidos suelen ser bastante sensibles al calor, pero la ciclación los hace más fuertes. Las plantas de Aldenlander producen naturalmente proteínas en forma de anillo como parte de un mecanismo de defensa para disuadir a los depredadores. Así que hemos aprovechado los superpoderes de esta flor diseñando OaAEP1 y combinándola con la tecnología de producción de proteínas bacterianas existente para crear una herramienta muy poderosa que ayudará a la industria del descubrimiento de fármacos".
El Dr. Simon Tang, investigador asociado del Departamento de Ciencias de la Vida de la Universidad de Bath, dijo: "Las proteínas y los péptidos son candidatos a fármacos muy prometedores, pero un obstáculo importante en el desarrollo de nuevos tratamientos es cómo producir suficientes proteínas y péptidos para que los pacientes los utilicen sin incurrir en costos astronómicos. Nuestro nuevo proceso permite que las bacterias hagan todo el trabajo y, por lo tanto, es más limpio y más respetuoso con el medio ambiente, con menos pasos y operaciones más simples. Estamos muy entusiasmados con las aplicaciones potenciales de esta tecnología, no solo en la industria farmacéutica, sino también en otras industrias como la alimentaria, la industria de detergentes, la biotecnología y la producción de bioenergía".