Cuando se diseña un medicamento debe estar clara la diana sobre la que actuar y también el efecto que se quiere provocar en ella. Un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha aplicado estos dos preceptos en el desarrollo de una técnica más avanzada para el diseño de fármacos, dirigidos a canales iónicos, un tipo de proteínas implicadas en numerosas enfermedades, que van desde trastornos mentales al cáncer.
Los canales iónicos son proteínas de la membrana celular encargadas de regular el paso de iones al interior de la célula. Estos elementos son fundamentales para la transmisión nerviosa, la contracción muscular o la respuesta inmune, así que cuando fallan, dan lugar a multitud de enfermedades.
Hasta ahora, para estudiar la acción de los fármacos sobre las proteínas era necesario aislarlas, un proceso bastante complejo técnicamente y que se podía alterar su funcionamiento normal. Por eso se necesitaba una técnica nueva, que facilitara conocer la interacción proteína-fármaco y facilitara el diseño de medicamentos más efectivos.
Nueva técnica que agiliza el diseño de medicamentos que actúan sobre proteínas
Ahora, un equipo del CSIC ha publicado un estudio en la revista Journal of the American Chemical Society, donde se detalla una técnica más avanzada. «Nuestra técnica, basada en resonancia magnética nuclear, permite estudiar estas interacciones en células vivas, lo que proporciona información biológicamente más relevante”, explica Jesús Angulo, del Instituto de Investigaciones Químicas (centro mixto del CSIC y la Universidad de Sevilla).
La nueva técnica es más rápida, se basa en experimentos que duran menos de una hora, más económica y significativamente más simple, ya que elimina la necesidad de realizar complejos procesos previos de purificación de proteínas o manipulación de muestras.
Los investigadores consideran que su método podría convertirse en una herramienta estándar para los estudios de estructura y actividad, que buscan entender cómo la estructura química de una molécula se relaciona con su efecto farmacológico.
“Nuestra técnica podría acelerar significativamente el desarrollo de fármacos dirigidos a canales iónicos y otras proteínas de membrana, abriendo nuevas posibilidades de investigación en múltiples áreas, desde enfermedades neurológicas o cardiovasculares hasta metabólicas y oncológicas”, señala Leanne Stokes, de la Universidad de East Anglia, en el Reino Unido.
Una nueva herramienta para estudios farmacológicos
La nueva técnica ha sido probada en los receptores P2X7, canales iónicos que constituyen dianas terapéuticas para la depresión, ciertos trastornos del espectro autista y algunos tipos de cáncer. “Hemos demostrado que podemos identificar, sobre células vivas, qué partes del fármaco interaccionan con la proteína, lo que nos permite optimizar estas interacciones; una información fundamental para desarrollar medicamentos más efectivos y específicos”, afirma Serena Monaco, investigadora del Quadram Institute de Norwich, también en el Reino Unido.
Además, gracias a un software desarrollado en el IIQ-CSIC-US, los autores combinaron estos datos experimentales con modelos tridimensionales de unión entre fármaco y receptor generados mediante bioinformática, lo que les permitió validar qué modelos propuestos por el ordenador coincidían realmente con lo observado en el laboratorio.
“La interacción entre fármaco y proteína puede compararse con una llave y una cerradura. La proteína de membrana es la cerradura y nuestra llave es el fármaco. Pero no solo tenemos que encontrar la llave correcta, sino que tenemos que dilucidar de qué forma introducirla para que abra mejor”, ilustra Angulo. “Los modelos bioinformáticos son clave para poder diseñar nuevos fármacos. Poder validar los modelos informáticos tridimensionales sobre células vivas supone un nuevo paradigma en el desarrollo de fármacos dirigidos a estas proteínas”, concluye el investigador del CSIC.
