Muchos de los medicamentos que tomamos hoy para tratar el dolor, combatir el cáncer o prevenir enfermedades se identificaron originalmente en plantas, algunas de las cuales están en peligro o son difíciles de cultivar. En muchos casos, esas plantas siguen siendo la fuente principal del medicamento.
Ahora Elizabeth Sattely, profesora asistente de ingeniería química en Stanford, y su estudiante graduada Warren Lau han aislado la maquinaria para fabricar un medicamento contra el cáncer ampliamente utilizado a partir de una planta en peligro de extinción. Luego pusieron esa maquinaria en una planta común y fácil de cultivarplanta de laboratorio, que fue capaz de producir el químico. La técnica podría aplicarse potencialmente a otras plantas y medicamentos, creando una fuente menos costosa y más estable para esos medicamentos.
"La gente ha estado moliendo plantas para encontrar nuevos químicos y probando su actividad durante mucho tiempo", dijo Sattely. "Lo que nos llamó la atención es que con muchos de los productos naturales de plantas que se usan actualmente como drogas, tenemospara cultivar la planta, luego aislar el compuesto, y eso es lo que pasa en los humanos "
En su trabajo, publicado el 10 de septiembre en la revista ciencia , Sattely y su equipo utilizaron una técnica novedosa para identificar proteínas que trabajan juntas en una línea de ensamblaje molecular para producir el medicamento contra el cáncer. Su grupo luego demostró que las proteínas podían producir el compuesto fuera de la planta; en este caso, teníancolocan la maquinaria en una planta diferente, pero esperan producir eventualmente el medicamento en levadura. La planta o la levadura proporcionarían un ambiente de laboratorio controlado para producir el medicamento.
Este trabajo podría conducir a nuevas formas de modificar las vías naturales para producir medicamentos derivados que sean más seguros o más efectivos que la fuente natural.
"Una gran promesa de la biología sintética es poder diseñar vías que ocurran en la naturaleza, pero si no sabemos cuáles son las proteínas, entonces ni siquiera podemos comenzar ese esfuerzo", dijo Sattely, quien estambién miembro de los institutos interdisciplinarios Stanford Bio-X y Stanford ChEM-H.
Encontrar la maquinaria
El medicamento en el que Sattely eligió enfocarse es producido por una frondosa planta del Himalaya llamada mayapple. Dentro de la planta, una serie de proteínas trabajan paso a paso para producir una defensa química contra los depredadores. Esa defensa química,después de algunas modificaciones en el laboratorio, se convierte en un medicamento contra el cáncer ampliamente utilizado llamado etopósido.
El material de partida para esta defensa química es una molécula inofensiva comúnmente presente en la hoja. Cuando la planta detecta un ataque, comienza a producir proteínas que forman la línea de ensamblaje. Una por una, esas proteínas agregan un poco de algo químico aquí,reste algo allí, y después de un corte y pliegue molecular final, el material de partida inofensivo se transforma en una defensa química.
El desafío consistía en descubrir cuáles de las muchas proteínas encontradas en la hoja de mayapple eran las involucradas en esta vía. Comencé con la conciencia de que las proteínas que necesitaba encontrar no siempre estaban presentes en la hoja ". Es solo cuandola hoja está herida porque la molécula está hecha ", dijo.
Y si la molécula se produce solo después de la herida, las proteínas que la producen probablemente también solo estén alrededor después de una herida.
La pregunta se convirtió en "¿Cuáles son todas las moléculas que hay después de la herida?", Dijo Sattely.
Resulta que después de dañar la hoja de la planta, aparecieron 31 proteínas nuevas. Satted y su equipo juntaron varias combinaciones de esas proteínas hasta que finalmente encontraron 10 que formaban la línea de ensamblaje completa. Pusieron genes que hacen esas 10 proteínas enuna planta de laboratorio común, y esa planta comenzó a producir la sustancia química que buscaban.
Medicamentos de levadura
El objetivo final no es simplemente mover la maquinaria molecular de una planta a otra. Ahora que ha demostrado que la maquinaria molecular funciona fuera de la planta, Sattely quiere poner las proteínas en la levadura, que se puede cultivar en grandes cubas en el laboratorio para proporcionar mejoruna fuente estable de drogas
Producir un medicamento en levadura también proporciona cierta flexibilidad que no está presente al aislar un medicamento de las plantas.
"Solo podemos usar lo que la planta nos da", dijo Sattely.
En levadura, los científicos pueden modificar los genes para producir proteínas con funciones ligeramente diferentes. Por ejemplo, podrían cortar un poco más de la sustancia química o agregar una cadena lateral un poco más grande, o alterar sutilmente la función del fármaco eventual.
También puede ser posible alimentar a la levadura con un producto de partida ligeramente diferente, cambiando así el químico que produce la línea de ensamblaje molecular. Estos enfoques proporcionarían una forma de modificar los medicamentos existentes en un esfuerzo por mejorarlos.
Dijo que el trabajo es un buen ejemplo de cómo la química se puede aplicar a problemas de salud humana, que es el objetivo de Stanford ChEM-H. Ella cree que la técnica que desarrolló para encontrar el camino en mayapple podría aplicarse a un amplio espectrogama de otras plantas y drogas.
"Mis intereses realmente están identificando nuevas moléculas y vías de las plantas que son importantes para la salud humana", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Original escrito por Amy Adams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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