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‘Bibliotecario’ Molecular Descubre Compuesto Capaz De Evitar Una Complicación Quirúrgica Frecuente

‘Bibliotecario’ Molecular Descubre Compuesto Capaz De Evitar Una Complicación Quirúrgica Frecuente

02/20/2019

Con una estrategia claramente trazada, los investigadores de Johns Hopkins emprendieron la tarea de elaborar y cribar una biblioteca molecular de 45 000 compuestos, cuyas sustancias químicas se emplean en la fabricación de agentes inmunodepresores, y afirman que han encontrado un compuesto que podría prevenir la lesión por reperfusión: el daño que desencadena el restablecimiento de la circulación tras los tiempos de isquemia a los que se somete un tejido al cabo de una intervención quirúrgica, un infarto de miocardio o una apoplejía.

El equipo de investigadores ha patentado el compuesto descubierto, al que han llamado “rapadocin”, junto con las 45 000 sustancias químicas emparentadas. El Dr. Jun O. Liu, autor principal de este estudio y catedrático de farmacología y oncología en la Universidad Johns Hopkins, junto al grupo de investigadores, advierte que antes de empezar a comercializar el fármaco o emplearlo en el ámbito clínico, aún se deben realizar más estudios de toxicidad y ensayos clínicos en humanos.

“El daño por isquemia-reperfusión es una complicación que se presenta con frecuencia tras intervenir quirúrgicamente a los pacientes, sobre todo a los ancianos”, afirma el Dr. Liu, quien supervisa una amplísima quimioteca integrada por los compuestos que han permitido fabricar todos los fármacos conocidos hasta la fecha. La quimioteca forma parte de la Biblioteca Farmacológica de Johns Hopkins.

Explican los investigadores que el daño por reperfusión ocurre al terminar el acto quirúrgico, cuando los cirujanos retiran el pinzamiento de los vasos sanguíneos y se restaura la circulación sanguínea, con la llegada de oxígeno y nutrientes a las células que, transitoriamente, habían dejado de recibir dichos elementos. Este incremento brusco de sangre puede desencadenar una importante respuesta inflamatoria y la activación de mecanismos de muerte celular. El daño por reperfusión también se manifiesta después del infarto de miocardio y la apoplejía, cuando se restablece la circulación en una arteria previamente ocluida. En la actualidad se estudian varios fármacos para tratar el daño por reperfusión, aunque se ha comprobado que, en algunos casos, ofrecen cierta eficacia terapéutica los anticoagulantes y los antiinflamatorios.

Indica el Dr. Liu, quien codirige el programa de biología química y estructural del cáncer en el Centro Oncológico Integral Kimmel de Johns Hopkins, que la identificación del compuesto nuevo surgió tras repasar la acción del sirólimus, fármaco que había estudiado durante sus años como investigador postdoctoral. Básicamente, este fármaco inhibe el sistema inmune y se receta habitualmente a pacientes renales trasplantados a fin de prevenir el rechazo del órgano.

“Siempre me pareció que el sirólimus tenía propiedades interesantes, ya que es muy estable y las células pueden absorberlo en grandes cantidades, principalmente por su estructura química”, afirma Liu.

Desde el punto de vista molecular, el sirólimus y el tacrólimus, otro agente inmunodepresor, presentan una estructura única que forma casi la mitad de un anillo; dicha mitad, que se conoce como el dominio de unión al FK (FKBP), es casi idéntica entre los dos agentes, y la otra mitad, que se conoce como dominio efector, es diferente en cada uno. El dominio de unión al FK de los agentes ofrece múltiples ventajas, entre ellas, una mayor estabilidad y un alto volumen de distribución en los tejidos del organismo. El dominio efector, por su parte, es lo que permite que el fármaco actúe selectivamente sobre una proteína distinta, ya sea para inhibir el sistema inmune o bloquear la proliferación celular.

Inspirado por la singular estructura química de estos agentes inmunodepresores, Liu se planteó la posibilidad de diseñar una molécula estructuralmente similar, en la que se sustituyera el dominio efector del sirólimus por dominios nuevos que pudieran actuar sobre otro tipo de proteínas implicadas en procesos patológicos.

Para ello, el equipo de investigadores sintetizó 45 000 compuestos que presentaran un dominio de unión al FK y dominios efectores distintos. Los investigadores dividieron la enorme colección de compuestos en grupos de 3 000, para así analizar en cada grupo aquellos que inhibieran la vía metabólica que se asocia al daño por reperfusión. Esta vía comporta un sistema de transporte, mediado por las proteínas equilibradoras del transporte de nucleósidos, quienes permiten el flujo intracelular de adenosina, una importante molécula mensajera. Se sabe que los tejidos isquémicos producen concentraciones elevadas de adenosina; esta molécula se une a receptores en la superficie de la célula para protegerla de daños. Para controlar la cantidad de adenosina que se necesita y cuánto debe durar la unión a sus receptores, las células atenúan su actividad, engulléndola en el entorno intracelular por medio de las proteínas transportadoras. “Llegados a este punto, nuestra meta era lograr que la adenosina se mantuviera en la superficie más tiempo, de manera que pudiera proteger a la célula durante la reperfusión”, explica Liu.

Los investigadores se centraron en el estudio de aquellos compuestos que pudieran interrumpir la actividad de las proteínas transportadoras de nucleósidos y que permitieran mantener la mayor concentración de adenosina fuera de la célula, de manera que se pudiera prolongar el efecto protector de la molécula sobre el tejido. De estos ensayos surgió el compuesto que han llamado rapadocin, el cual se inyectó a 25 ratones como parte de la experimentación. A los ratones se les extirpó un riñón y, durante 45 minutos, se les pinzó la arteria renal del riñón restante; tras un periodo de 24 horas, se obtuvo una muestra de sangre para evaluar las concentraciones de creatinina y nitrógeno, biomarcadores del daño por reperfusión.

La analítica reveló que aquellos animales inyectados con rapadocin presentaban un 33 por ciento menos de creatinina y menos de la mitad de nitrógeno, respecto a los ratones en el grupo comparativo, a quienes se les había administrado un fármaco para inhibir los efectos del compuesto ensayado.

El informe sobre el método de diseño e identificación de rapadocin, así como las pruebas de laboratorio que se realizaron en ratones con daño renal por reperfusión, se han publicado en la revista científica digital, Nature Chemistry.