Diana especifica sobre una quinasa

Escrito por Super User. Publicado en Sala de prensa.

"Bajo la pista del primer compuesto que demostraría una diana específica sobre una quinasa y suministraría novedosas medidas preventivas y paliativas contra enfermedades parasitarias como leishmaniasis, Chagas o enfermedad del sueño"

 

Rubén Varela busca romper las rutas de señalización implicadas en la supervivencia celular de parásitos como tripanosomas y Leishmania atacando específicamente las proteínas quinasa que activan dichas rutas, lo cual, entre otros beneficios, permitiría la eliminación de importantes efectos secundarios propios de los tratamientos actuales, basados en compuestos desconocidos en relación al porqué de su funcionalidad y al dónde van dirigidos.

Rubén Varela, integrante de la unidad de Biología Molecular y Computacional, se halla en estos momentos inmerso en una investigación muy prometedora. El bacteriólogo, que es además Doctor en enfermedades tropicales, ha establecido una hipótesis basada en los procesos de supervivencia celular que tienen los parásitos en respuesta a estímulos físicos, químicos o biológicos adversos.
Los parásitos, al igual que otros eucariotas, posen proteínas del tipo quinasa que activan rápidamente rutas de señalización específicas en respuesta a diferentes estímulos. Es gracias a estos mecanismos iniciales que los parásitos son capaces de resistir durante su ciclo de vida a condiciones de estrés celular que un microorganismo no soporta normalmente. Sin embargo, estas importantes rutas de señalización y sus posibles efectos en el ciclo celular no han sido completamente identificados. Dando lo anterior por sentado, el Dr. Varela formuló el siguiente supuesto: "Si yo identificara las quinasas específicas que están implicadas en los procesos de supervivencia celular, bloqueando esas quinasas, evitaría que el parásito sobreviviera a diferentes etapas de su complejo ciclo de vida."

"La hipótesis nació de la observación de los procesos de supervivencia celular en células tumorales en la Universidad de Salamanca."

Una vez enunciada su teoría, el profesor se empeñó en la tarea de intentar demostrarla. Como él mismo cuenta, su idea nació de una estancia en la Universidad de Salamanca, España, dentro de un grupo de investigación contra el cáncer. Allí habían establecido un mapa muy claro de cara a la comprensión de la supervivencia de la células tumorales, quienes activan mecanismos que las hacen inmortales cuando naturalmente no debería ser así.
Así pues, Rubén Varela comenzó a trabajar ya en la propia Salamanca intentando encontrar esa quinasa del parásito a través de métodos computacionales. Tomó como referencia la secuencia humana de la proteína AKT y comparó después todo el genoma del parásito con ella intentando encontrar algo que se le pareciera. "Cuando lo hallé, averigüé, mediante herramientas computacionales, si colocando inhibidores específicos humanos contra un sitio en concreto de la quinasa el parásito igual moría durante un proceso de estrés celular. Así fue. Sobre todo bajo condiciones de estrés nutricional y térmico, moría por "apoptosis-like" (muerte celular programada, donde el material genético se fragmenta, lo que se conoce como hipodiploidia)".

"El nuevo reto era atacar la quinasa del parásito sin destruir la célula humana."

Posteriormente, una de sus principales preocupaciones fue el hecho de que siendo ambas proteínas, la del humano y la del parásito, muy parecidas, si atacaba la quinasa del parásito podría producirse al mismo tiempo la destrucción de la célula humana. Por ese motivo procuró encontrar un sitio en la quinasa del parásito que se diferenciara al menos en un 80% en relación a la proteína humana, para dirigir su ataque contra ese blanco específico y así acabar únicamente con las formas del parásito o tener un efecto adverso mínimo. No tardó en dar con él, ya que dentro de los tres dominios funcionales de los que se compone la proteína de estudio, la identidad de aminoácidos varía en la secuencia en uno de ellos (y es ahí donde aparecen las disimilitudes). El sitio encontrado se conoce con el nombre de plescktrin (PH) el cual se parece muy poco al del humano, siendo una estructura muy importante para que la quinasa se una al fosfoinositol durante el reclutamiento de la quinasa a la membrana de la célula.

modelo 3d quinasa akt like

"De la teoría a la práctica: ¿daban la razón los experimentos in vitro al docking?"

El paso siguiente consistió en poner en práctica una herramienta computacional conocida como docking. Para ello utilizó una base de datos preseleccionada previamente en el grupo de 600.000 compuestos que podrían ser suministrados de forma oral en pacientes. De los anteriores, 6 compuestos lograron el objetivo computacional de encajar en el sitio de unión al fosfoinositol. El encaje perfecto estaría estimado en una escala hasta -14 kcal/mol, consiguiendo el Dr. Rubén Varela seis compuestos que dieron unos valores entre -10 y -10.4. Seleccionó entonces el valor más alto de ellos y dio comienzo a los experimentos in vitro para probar su hipótesis, dado que hasta ese momento todo había sido simulación virtual. Tocaba trasladar sus averiguaciones a la realidad y verificar si tenían correspondencia en ella.
Ocurrió que separó dos cultivos, uno de ellos con suero fetal bovino (el cual se adiciona al cultivo para proporcionarle más nutrientes) y otro sin suero. "Comprobé que, al quitarle el suero, el parásito Leishmania se estresaba porque no tenía nutrientes para dividirse. Aun así, durante 24 horas continuó con vida. Sin embargo, al añadirle el compuesto 1 cuando estaba estresado, en las primeras seis horas murió, e idéntico resultado obtuve con choque térmico. La razón es que la presencia del compuesto inhibe la quinasa eliminando su mecanismo de defensa anti-apoptotico-like." Dichos efectos también se observan en tripanosomas americanos y africanos, lo que indica un mecanismo similar entre los tripanosomátidos. Relativo a los últimos mentados, la letalidad es alta en tripomastigotes y amastigotes intracelulares a dosis que al parecer no afectan la célula huésped. Sea como fuere, se espera en los próximos meses tener mayor evidencia experimental para confirmar la hipótesis de trabajo.

"El compuesto mata al promastigote, pero cuando el parásito adquiere forma de amastigote consigue sobrevivir. Esto lo gradúa en nivel de eficiencia de mayor a menor contra Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi y Leishmania."

El experimento resultó exitoso para Leishmania en forma de promastigote y en condiciones de laboratorio. En cambio, parece que cuando el parásito entra en la célula humana toma una nueva forma llamada amastigote que la hace sobrevivir porque no se estresa, con lo que el compuesto no serviría como medida paliativa contra leishmaniasis. Lo positivo del proceso es que sí se podría fabricar una profilaxis con él, puesto que como el Dr. afirma: "el parásito tiene que entrar en la célula y cambiar de forma a amastigote para volverse resistente a ese inhibidor. Entonces si está bien estresado y el medicamento antes de que él ingrese está presente, se muere y no consigue alojarse en el humano. Por ejemplo, tú vas a una zona endémica y te tomas la profilaxis, cuando viene el mosquito te pica y te transmite el promastigote, pero éste no es capaz de convertirse dentro de tus células si tú tienes el inhibidor, así que no te enfermas." Además de lo anterior, Rubén Varela cree que el hecho de que el parásito sobreviva dentro de la célula humana demostraría su hipótesis, es decir, que efectivamente existe la proteína implicada en procesos de supervivencia celular de tipo quinasa y su inhibición podría abrir una nuevas vías para encontrar una cura.

Asimismo, una segunda aplicabilidad consistiría en venderlo para ensayos biológicos a laboratorios que deseen realizar estudios in vitro para demostrar que el compuesto es inhibidor con otros experimentos paralelos.
Por otro lado, dejando a un lado la Leishmania y pasando al Trypanosoma cruzi (parásito que provoca la enfermedad de Chagas), el panorama es incluso más esperanzador, pues el tripanosoma en vez de tomar la forma de promastigote la posee de tripomastigote, una condición que ya de por sí es estresada. En ella el parásito ya no se puede dividir, necesita la proteína todo el tiempo, con lo cual, al ponerlo en presencia del inhibidor muere de una vez. El investigador relata cómo es el proceso de conversión a amastigote y por qué en el caso del Chagas sí podría desarrollarse un medicamento paliativo: "El tripanosoma hace todo el proceso hasta que se convierte a amastigote. La diferencia es que la Leishmania una vez se convierte en amastigote ya nunca vuelve a la forma de promastigote, pero el tripanosoma sí, porque para salir de una célula a infectar a otra tiene que volver a su forma original. Por lo tanto si tú aplicas el inhibidor cuando está intentando infectar a otra célula va a morir y se acaba el problema."
Como vemos, la aplicabilidad es directa a medida paliativa. Ya hablando de la tripanosomasis africana, o sea del Trypanosoma brucei (que provoca el mal conocido como la enfermedad del sueño o mosca tse tse) las cosas parece que funcionan todavía mejor, dado que los tripanosomas africanos nunca se convierten a amastigotes, sino que permanecen siempre como tripomastigotes. Eso facilita que el inhibidor mate de una vez al parásito sin siquiera infectar una sola célula.

"El futuro se presenta esperanzador. Gracias a las células tumorales yurca se podrá comprobar si realmente el compuesto está actuando específicamente sobre el parásito, lo cual representaría un hecho pionero."

Teniendo en cuenta estos prometedores avances en su investigación, ahora cabe preguntarse cuáles son los pasos a seguir de cara al futuro. Él lo tiene claro; "seguir haciendo investigación sobre el tema es muy atractivo porque a mí me parece pionero, en el mundo no se ha hecho nada, no se ha publicado nada hablando de estas rutas específicas y menos de una proteína en concreto que participa en esos procesos, una quinasa. Desde el punto de vista básico hay mucho que hacer, por ejemplo, todo esto es simulación computacional y ahora ya lo que hay es que pasarse a los ensayos biológicos in vitro y así demostrar la interacción de la proteína con el compuesto. Cuando se mire todo esto y se descifre por qué el compuesto es activo, entre otras cosas, entonces ya podría ser un candidato a ensayo clínico."
Rubén Varela trabaja actualmente con el apoyo financiero de la institución Colciencias, gracias a lo cual nació el proyecto. "Lo bonito es que la proteína existe en otros parásitos, por eso la Universidad de Salamanca, donde empecé a investigar, está interesada en colaborar y quiere probar el compuesto contra el esquistosoma." Tampoco descarta que el estudio se amplíe a otros microorganismos. Respecto a una posible aplicación siguiendo unos pasos parecidos contra el cáncer, alega que los compuestos que él investiga computacionalmente y que son tóxicos contra las células humanas, posiblemente inhiban la quinasa humana y sirvan para cáncer. "Yo les mandé el compuesto a Salamanca para que me mostraran si en las células tumorales yurca, unas células específicas que poseen esta proteína constitutivamente, mi compuesto produce la inhibición o no, con el fin de saber si el compuesto está actuando específicamente en el parásito o si también actúa sobre la célula. En realidad hay varias cosas que faltan pero por ahora es muy promisorio lo que se ha encontrado."
Sea como sea, lo más importante para el Dr. Varela es cerciorarse de que el compuesto esté llegando al sitio al que él piensa que llega con las herramientas computacionales. Quiere, ante todo, establecer la diana específica dentro de la proteína. "La innovación es grande en el sentido de que la mayoría de compuestos que tenemos nosotros contra parásitos ahora mismo y que funcionan no sabemos por qué funcionan, no sabemos adónde van dirigidos. En cambio, identificando la diana, se pueden elaborar muchas estrategias específicas y evitar los efectos secundarios. Este sería el primer compuesto que demostrara una diana específica sobre una quinasa."