Los hongos son fuentes ricas de moléculas naturales para el descubrimiento de fármacos, pero numerosos desafíos han alejado a las compañías farmacéuticas de aprovechar esta recompensa. Ahora los científicos de la Universidad Northwestern, la Universidad de Wisconsin-Madison y la compañía de biotecnología Intact Genomics han desarrollado tecnología que utilizaGenómica y análisis de datos para detectar de manera eficiente las moléculas producidas por los moldes para encontrar nuevos fármacos, tal vez incluso la próxima penicilina.
"El descubrimiento de medicamentos necesita volver a la naturaleza, y los mohos son una mina de oro para nuevos medicamentos", dijo Neil L. Kelleher, biólogo químico de Northwestern. "Hemos establecido una nueva plataforma que la industria puede ofrecer a escalauna verdadera fuente de nuevos medicamentos. En lugar de redescubrir la penicilina, nuestro método extrae sistemáticamente nuevos productos químicos valiosos y los genes que los producen. Luego se pueden estudiar en profundidad ".
Kelleher es la Cátedra Walter y Mary E. Glass en Ciencias de la Vida en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg y directora del Centro de Excelencia Proteómica.
Los científicos creen que hay miles o incluso millones de moléculas fúngicas esperando ser descubiertas, con enormes beneficios para la salud, sociales y económicos. La nueva tecnología identifica sistemáticamente moléculas bioactivas poderosas del mundo microbiano - perfeccionadas a través de milenios de evolución - para nuevasfármacos líderes. Estas pequeñas moléculas podrían conducir a nuevos antibióticos, fármacos inmunosupresores y tratamientos para el colesterol alto, por ejemplo.
Durante cuatro años, Kelleher ha colaborado con Nancy P. Keller, Robert L. Metzenberg y Kenneth B. Raper, Profesor de Micología en Wisconsin, y colegas de Intact Genomics en St. Louis en el desarrollo de la tecnología, llamada FAC-MS Cromosomas Artificiales Fúngicos con Puntuación Metabolómica.
En un trabajo reciente, los investigadores aplicaron su método refinado a tres especies fúngicas diversas y descubrieron 17 nuevos productos naturales de los 56 grupos de genes que seleccionaron con el nuevo proceso. Esa es una tasa de éxito del 30 por ciento, que, según Kelleher, es "absolutamente fenomenal "
El estudio será publicado el 12 de junio por la revista Biología química de la naturaleza . Kelleher, Keller y Chengcang C. Wu de Intact Genomics son los autores correspondientes del artículo.
"Los hongos fabrican estos productos naturales por una razón, y muchos de ellos son antimicrobianos", dijo Keller, profesor de microbiología médica e inmunología y bacteriología en Wisconsin. "Se usan como armas para matar o retrasar el crecimiento de otros hongos"., bacterias o cualquier otro microbio competidor en el área donde el hongo quiere crecer. Los compuestos fúngicos son una fuente importante de medicamentos diversos ".
Cada una de las tres instituciones ha desempeñado un papel clave en el desarrollo de FAC-MS. El sistema de tres pasos utiliza la genómica y la biología molecular para identificar y capturar grandes extensiones de ADN fúngico, llamados grupos de genes, que es muy probable que produzcan nuevas moléculasDe interés, coloca el ADN en un hongo modelo que crece fácilmente en el laboratorio y luego analiza los productos químicos mediante espectrometría de masas y análisis de datos.
Los científicos que utilizan especies fúngicas para el descubrimiento de fármacos recientemente se han enfrentado a una serie de problemas: la velocidad lenta a la que los investigadores pueden desbloquear sistemáticamente los compuestos fúngicos; el redescubrimiento de compuestos antiguos, como la penicilina; la diferencia entre lo que un hongo podría producir y lo que produceen realidad lo hace; y la capacidad de saber cuándo tiene un nuevo químico en lugar de los miles de compuestos mundanos más que producen las células.
El equipo de Northwestern-Wisconsin-Intact Genomics trabajó para abordar estos problemas para aumentar en gran medida el rendimiento de la identificación de nuevos productos químicos y los grupos de genes responsables de su producción.
"Debido a que estas moléculas provienen de un sistema biológico, tienden a ser más complejas que una nueva molécula hecha en un laboratorio farmacéutico", dijo Kenneth D. Clevenger, becario postdoctoral del Premio Nacional al Servicio de Investigación de los Institutos Nacionales de SaludLaboratorio de Kelleher en Northwestern y primer autor del estudio. "Las moléculas de hongos están predispuestas a interactuar con células y proteínas, por lo que, en ese sentido, son prometedoras. Nuestra esperanza es que encontremos bioactividades útiles que puedan conducir a nuevos medicamentos."
El gran avance en el Biología química de la naturaleza estudio, dicen los investigadores, es cuántos grupos de genes pudieron discutir en un solo estudio. En lugar de informar solo uno o dos, reunieron 56 grupos de genes y sacaron 17 nuevos productos naturales y eligieron uno para caracterizarlos rigurosamenteen profundidad, que llamaron valactamida.
"Hemos diseñado una metodología en la que podemos tomar los 56 grupos de genes de los hongos, empaquetarlos y pasar por un proceso en el que podemos tratar de expresarlos a todos", dijo Jin Woo Bok, científico senior en el laboratorio de Keller enWisconsin y primer autor del estudio.
Si se lleva a una escala industrial, el nuevo proceso FAC-MS ayudará a domesticar los mohos silvestres para revitalizar el descubrimiento de fármacos con compuestos del mundo natural.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Megan Fellman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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