Un químico de la Universidad de Texas en Dallas y sus colegas han desarrollado una nueva reacción química que permitirá a los investigadores sintetizar de forma selectiva las versiones zurda o diestra de las «moléculas espejo» que se encuentran en la naturaleza y evaluar su posible uso contra el cáncer, las infecciones, la depresión, la inflamación y otras muchas afecciones.

Los resultados son importantes porque, aunque las versiones zurda y diestra, o enantiómeros, de los compuestos químicos tienen propiedades químicas idénticas, difieren en cómo reaccionan en el cuerpo humano.

Desarrollar formas rentables de sintetizar sólo la versión con el efecto biológico deseado es fundamental para la química médica.

En un estudio publicado en el número del 11 de octubre de la revista Science, los investigadores describen cómo su método de síntesis química puede producir de forma rápida, eficaz y escalable una muestra que es puramente un enantiómero de un par de moléculas espejo, en lugar de una mezcla de ambos.

El nuevo método consiste en añadir grupos prenilo -moléculas formadas por cinco átomos de carbono- a las enonas mediante un catalizador de nuevo desarrollo en un paso del proceso de síntesis.

«Añadir un grupo prenilo es la forma en que la naturaleza ensambla estas moléculas, pero ha sido un reto para los científicos replicar esto con éxito», dijo el Dr. Filippo Romiti, profesor asistente de química y bioquímica en la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas de la UT Dallas y autor correspondiente del estudio.

«La naturaleza es la mejor química sintética de todas; nos lleva mucha ventaja. Esta investigación representa un cambio de paradigma en la forma en que ahora podemos sintetizar grandes cantidades de moléculas biológicamente activas y probar su actividad terapéutica», afirmó Romiti, que también es becaria del Instituto de Prevención e Investigación del Cáncer de Texas (CPRIT).

Los compuestos de origen natural son una fuente importante de nuevos medicamentos potenciales, pero como a menudo sólo se encuentran en cantidades ínfimas, los científicos y las empresas farmacéuticas deben desarrollar métodos para sintetizar cantidades mayores para probarlas en el laboratorio o para fabricarlas y convertirlas en fármacos.

En su estudio, los investigadores demostraron cómo la incorporación de su nueva reacción química daba lugar a un proceso de síntesis que se completaba en unos 15 minutos a temperatura ambiente, lo que resulta más eficiente desde el punto de vista energético que tener que calentar o enfriar las sustancias de forma significativa durante una reacción.

Romiti colaboró con investigadores del Boston College, la Universidad de Pittsburgh y la Universidad de Estrasburgo (Francia) para desarrollar la nueva reacción química.

El papel de Romiti consistió en crear el proceso de síntesis.

Los investigadores desarrollaron su método como parte de un esfuerzo por sintetizar acilfloroglucinoles policíclicos poliprenilados (PPAP), que son una clase de más de 400 productos naturales con un amplio espectro de bioactividad, que incluye la lucha contra el cáncer, el VIH, la enfermedad de Alzheimer, la depresión, la epilepsia y la obesidad.

Romiti y sus colegas demostraron una prueba de concepto sintetizando enantiómeros de ocho PPAP, incluido el nemorosonol, una sustancia química derivada de un árbol brasileño que otros investigadores han demostrado que tiene actividad antibiótica.

«Desde hace 20 años sabemos que el nemorosonol es antimicrobiano, pero ¿qué enantiómero es el responsable? ¿Es uno o los dos?» dijo Romiti.

«Podría ser que una versión tuviera esta propiedad, pero la otra no».

Romiti y sus colegas probaron su enantiómero de nemorosonol contra líneas celulares de cáncer de pulmón y de mama proporcionadas por el Dr. John Minna, director del Centro Hamon de Investigación Oncológica Terapéutica del Centro Médico UT Southwestern.

«Nuestro entantiómero de nemorosonol tuvo efectos bastante decentes contra las líneas celulares de cáncer», dijo Romiti.

«Esto fue muy interesante y sólo podría haberse descubierto si hubiéramos tenido acceso a grandes cantidades de una muestra entantiomérica pura para probarlo».

Romiti señaló que serán necesarias más investigaciones para confirmar si un enantiómero del nemorosonol es específicamente antimicrobiano y el otro anticancerígeno.

Los resultados del estudio podrían repercutir en el descubrimiento de fármacos y en la medicina traslacional de varias maneras.

Además de informar sobre procesos de fabricación de fármacos escalables y más eficientes, los hallazgos permitirán a los investigadores fabricar de forma más eficiente análogos de productos naturales, que son versiones optimizadas del producto natural más potentes o selectivas en su forma de actuar en el organismo.

«Hemos desarrollado este proceso para que sea lo más favorable posible para las farmacéuticas», dijo Romiti.

«Se trata de una nueva herramienta para que químicos y biólogos estudien 400 nuevas pistas de fármacos que podemos fabricar, además de sus análogos, y prueben su actividad biológica. Ahora tenemos acceso a potentes productos naturales que antes no podíamos sintetizar en el laboratorio.»

Romiti afirmó que el siguiente paso será aplicar la nueva reacción a la síntesis de otras clases de productos naturales, además de los PPAP.

En agosto recibió del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, un componente de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH), un premio de cinco años y 1,95 millones de dólares para la investigación en fase inicial, con el fin de continuar su trabajo en este campo.

Además del CPRIT, la investigación contó con financiación de la Fundación Nacional para la Ciencia y de los NIH (2R35GM130395, 2R35GM128779) a los autores coautores y profesores de química Dr. Peng Liu de la Universidad de Pittsburgh y Dr. Amir Hoveyda del Boston College.

Fuente: Universidad de Texas en Dallas