La curación con la ayuda de organismos marinos no es una utopía. Ya se han desarrollado 12 medicamentos que salvan vidas, por ejemplo, contra el cáncer, a partir de organismos marinos y su microbiota simbiótica. Su alto potencial para el desarrollo de fármacos se ve obstaculizado por el largo y costoso proceso de descubrimientoEl grupo de investigación de la Unidad de Investigación de Química de Productos Naturales Marinos en el Centro GEOMAR Helmholtz para la Investigación del Océano Kiel, respaldado por enfoques automatizados asistidos por computadora, ha descubierto con éxito las moléculas marinas como remedios potenciales contra infecciones y cáncer de piel en una alga y su simbionte fúngicooriginario del fiordo de Kiel.
El proceso de búsqueda de ingredientes activos marinos comienza con la extracción de macro y microorganismos marinos, seguido de la purificación y caracterización de sus componentes químicos novedosos y bioactivos, que están destinados a ser utilizados para el desarrollo de nuevas terapias ".El mayor inconveniente en la investigación de drogas es el aislamiento de moléculas naturales ya descritas, utilizando el proceso de aislamiento 'clásico' guiado por bioactividad ", explica el Prof. Dr. Deniz Tasdemir, jefe de la Unidad de Investigación Química de Productos Naturales Marinos en GEOMAR y el Centro GEOMAR para la MarinaBiotecnología. "Este enfoque es complicado y con frecuencia propenso a fallas", continúa el Dr. Tasdemir.
En su grupo de investigación, abordó este problema mediante enfoques automatizados basados en computadora en combinación con exámenes de bioactividad. En un estudio de un año, se descubrió que la alga marrón Fucus vesiculosus vejiga del Fiordo de Kiel inhibela bacteria patógena Staphylococcus aureus resistente a la meticilina MRSA, que causa infecciones hospitalarias.
"Las estrategias de bioinformática basadas en algoritmos y las herramientas de aprendizaje automático nos han permitido mapear el metaboloma masivo de alga marrón y al mismo tiempo predecir los grupos moleculares responsables de su actividad antibiótica", dijo la Dra. Larissa Büdenbender, ex becaria postdoctoral enEl grupo del profesor Tasdemir y primer autor de uno de los dos artículos publicados ahora en la revista Drogas marinas . Los algoritmos aplicados en este estudio agrupan a las familias moleculares en redes complejas basadas en sus puntajes de similitud química en los análisis de espectrometría de masas, y junto con las herramientas de aprendizaje automático in silico, nos ayudan a identificar químicamente los compuestos conocidos y nuevos que ya están en elextracto. Después del primer paso rápido de fraccionamiento químico del extracto, se utiliza un programa bioinformático para predecir la puntuación de bioactividad de las moléculas de acuerdo con su abundancia relativa en las fracciones. Estos compuestos bioactivos se aíslan ". El enfoque de descubrimiento clásico desde la extracción hasta la caracterización deLos ingredientes bioactivos de la alga normalmente demorarían entre 3 y 4 años. Estas herramientas automatizadas nos ayudaron a acelerar el descubrimiento selectivo de nuevos antibióticos naturales hasta algunos meses ", enfatiza el profesor Tasdemir.
"En la naturaleza, millones de microorganismos que se encuentran en el agua de mar a menudo sufren una fuerte presión debido al ensuciamiento y la formación de biopelículas en la vejiga. Por lo tanto, los compuestos unidos a la membrana, como identificamos en este estudio, son de gran importancia ecológica para la autoprotección deEl alga. Tales moléculas, que realizan una función crítica en el espacio natural, a menudo muestran actividades relacionadas contra los patógenos humanos. Dado que la vejiga es un alga comestible, estas actividades lo convierten en un candidato atractivo no solo como fuente de drogas, sino también para alimentosuplementos o protección de alimentos ", dice el profesor Tasdemir. A continuación, investigaremos el potencial de aplicación de la vejiga en la industria alimentaria.
Muchos hongos también viven en simbiosis en las superficies y dentro de las algas marinas. Estas también son fuentes prometedoras para el descubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos. Bicheng Fan, estudiante de doctorado del profesor Tasdemir, ha aislado más de 120 hongos simbióticos de la envoltura de la vejigay ha estudiado el hongo Pyrenochaetopsis sp. en detalle, ya que mata eficientemente las células de cáncer de piel de tipo melanoma con baja citotoxicidad y tiene un inventario químico muy rico. Bicheng también utilizó enfoques automatizados asistidos por computadora para aislar moléculas especiales con un andamiaje químico raro.El estudio también se publicó recientemente en Drogas marinas .
Según el profesor Tasdemir, este es solo el segundo estudio químico sobre el género de hongos Pyrenochaetopsis previamente inexplorado completamente. "Los hongos, que aislamos de la vejiga y fermentaron en condiciones de laboratorio optimizadas, son una fuente establecida de agentes naturales contra el cáncer.Hemos encontrado varios productos naturales novedosos aquí, que llamamos pirenosetinas A y B, que tienen un alto potencial para combatir el cáncer de piel ", continúa el químico.
"La naturaleza es la fuente de más de la mitad de todas las medicinas modernas que usamos hoy en día. El acceso a las herramientas revolucionarias de genómica, metabolómica, bioinformática y aprendizaje automático permitirá, de una manera sin precedentes, el descubrimiento nuevo y rápido de compuestos marinos, yuso más racional y eficiente para el posterior desarrollo de fármacos con socios industriales "," concluye el profesor Tasdemir.
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Materiales proporcionado por Centro Helmholtz de Investigación del Océano Kiel GEOMAR . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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