Aprovecha la química moderna principios de la teoría de la evolución
Armando Hernández García, del Instituto de Química, usa técnicas de evolución molecular para diseñar proteínas que imiten propiedades de los virus
Frances H. Arnold, George P. Smith y Sir Gregory P. Winter, ganadores del Premio Nobel de Química 2018, aprovecharon de forma práctica la teoría del origen de las especies y la evolución por selección natural, de Charles Darwin, para crear nuevas proteínas y enzimas.
Con ellas obtienen (con mayor eficiencia, estabilidad y rapidez) biocombustibles y anticuerpos parecidos a los humanos, que sirven para bloquear el crecimiento de tumores y moléculas maliciosas.
Los trabajos
Arnold, del Instituto Tecnológico de California, creó el método de evolución dirigida de enzimas, mientras que Smith y Winter diseñaron el sistema de despliegue de proteínas y péptidos sobre la superficie de bacteriófagos M13, llamado despliegue de fago (phage display, en inglés).
El otorgamiento del Nobel de Química a estos avances “es ejemplo del porqué es necesario ser pacientes con la ciencia y mantener un apoyo decidido, pues tarde o temprano dará frutos”, resaltó Armando Hernández García, del Instituto de Química (IQ).
Lo que se premia es el uso de los principios de la evolución descritos por Darwin para generar una amplia diversidad de proteínas o péptidos en un tubo de ensayo, y seleccionar las variantes deseadas, detalló.
La añeja teoría indica que los organismos se generan mediante la incorporación de mutaciones aleatorias en su secuencia genética, y sobreviven aquellos que son más eficientes o están más adaptados.
Este principio fue aplicado por Arnold en enzimas cultivadas en laboratorio. Ahí se seleccionan las combinaciones de mutaciones que ofrecen nuevas y/o mejores propiedades, funciones o capacidades, y que pueden ser sometidas a un nuevo proceso de evolución controlada.
“Usó los principios de la evolución en un tubo de ensayo para encontrar las mejores variedades de enzimas y proteínas y producir biocombustibles, degradar contaminantes y lograr en poco tiempo reacciones químicas; este proceso le llevaría a la naturaleza millones de años, o incluso nunca ocurriría”, explicó Hernández García.
Por otra parte, Smith (de la Universidad de Missouri) y Winter (del Laboratorio de Biología Molecular) crearon el despliegue de fagos, que permite seleccionar evolutivamente anticuerpos más compatibles con los humanos, que unen y bloquean con mayor eficacia moléculas que participan en la generación de enfermedades autoinmunes o en cáncer metastásico. Estos nuevos anticuerpos ya son usados comercialmente como tratamiento contra ese y otros males.
“Estas técnicas han tenido un gran impacto, se han convertido en un método estándar en el campo de la ingeniería de proteínas y han ayudado a desarrollar medicamentos y enzimas que están disponibles comercialmente. Ejemplo de ello son los detergentes que usan enzimas para degradar grasas y que funcionan con las condiciones habituales de las lavadoras.”
Lo que se hace en la UNAM
En el Laboratorio de Ingeniería Biomolecular y Bionanotecnología del IQ, Hernández García ha empleado técnicas de evolución molecular para diseñar proteínas que imiten las propiedades de los virus y que podrían utilizarse en terapias génicas o la entrega de fármacos en blancos terapéuticos.
“Desarrollamos proteínas capaces de encapsular y entregar cualquier tipo de ácidos nucleicos, como lo haría una nanopartícula viral; esto sería de gran ayuda en múltiples padecimientos. Pero además nos centramos en nanopartículas de proteína que lleven ácidos nucleicos terapéuticos para eliminar al protozoario responsable de la enfermedad de Chagas”, indicó.
En esta primera etapa de la investigación, los universitarios usan proteínas diseñadas previamente que han entrado a Trypanosoma cruzi (protozoario responsable de dicha afección), y que actualmente son mejoradas para hacerlas más eficientes y conocer su seguridad y viabilidad.