Nueva técnica agilizará el diseño de fármacos dirigidos a proteínas implicadas en multitud de enfermedades

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Un equipo internacional con participación del Instituto de Investigaciones Químicas, centro mixto de la Universidad de Sevilla y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, desarrolló una nueva técnica que permitirá acelerar el diseño de fármacos dirigidos a canales iónicos, un tipo de proteínas de la membrana celular implicadas en numerosas enfermedades, desde desórdenes psiquiátricos hasta varios tipos de cáncer.

La investigación —desarrollada en colaboración con la Universidad de East Anglia y el Qadram Institute (ambos en el Reino Unido)—, fue publicada en el Journal of the American Chemical Society.

Los canales iónicos son proteínas de la membrana celular que regulan el paso de iones hacia el interior de la célula y que son fundamentales en procesos tan diversos como la transmisión nerviosa, la contracción muscular o la respuesta inmune. Su disfunción está asociada con numerosas patologías, lo que los convierte en dianas terapéuticas de gran interés.

“Hasta ahora, para estudiar cómo interactuaban los fármacos con estas proteínas era necesario aislarlas, un proceso técnicamente complejo que puede llegar a alterar su comportamiento. Nuestra técnica, basada en resonancia magnética nuclear, permite estudiar estas interacciones en células vivas, lo que proporciona información biológicamente más relevante”, explicó Jesús Angulo, del Instituto de Investigaciones Químicas.

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-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”, señaló Leanne Stokes, de la Universidad de East Anglia, en el Reino Unido.

Nueva herramienta para estudios farmacológicos
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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”, afirmó Serena Mónaco, investigadora del Quadram Institute de Norwich, también en el Reino Unido.

Además, por 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”, detalló 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”, concluyó el investigador.

El estudio recibió financiación del Consejo de Investigación en Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC) de Gran Bretaña, UKRI Future Leaders Fellowship y el Ministerio de Ciencia e Innovación (junto con el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, FEDER)

Cita
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El estudio On-Cell Saturation Transfer Difference NMR Spectroscopy on Ion Channels: Characterizing Negative Allosteric Modulator Binding Interactions of P2X7 (Espectroscopia de RMN de diferencia de transferencia de saturación en células sobre canales iónicos: caracterización de las interacciones de unión del modulador alostérico negativo de P2X7) fue publicado en el Journal of the American Chemical Society