Patentes a péptidos sintéticos que actuarían en enfermedades neuronales
¿Esta sería la solución al parkinson, alzheimer o isquemias cerebrales? Los inventores de estas patentes otorgadas por la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) son los profesores Édgar Antonio Reyes Montaño y Nohora Angélica Vega Castro de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), junto con el doctor Edwin Alfredo Reyes Guzmán (docente de la Universidad Antonio Nariño) quienes forman parte del Grupo de Investigación en Proteínas (GRIP) del Departamento de Química de UNAL.
Tres peptidos fueron los merecedores de la patente. Foto: U.N.
¿Cómo se llegó a esta investigación?
El trabajo empezó como un proyecto de investigación dentro de una de las líneas sobre las que se especializa el grupo: el receptor neuronal NMDA, comprometido en varios procesos neuronales y cuyas alteraciones en sus actividades están implicadas en varias patologías, por lo que se buscaba una manera de controlarlas a través de la modulación del receptor.
“Buscamos algunas proteínas o toxinas que pudieran interactuar con este receptor y que regularan su funcionamiento”, detalla el profesor Reyes, y agrega que a partir de estas se partió para diseñar los péptidos, buscando en un principio una acción antagonista, es decir que inhibiera el funcionamiento del receptor.
Las neuronas se comunican a través de neurotransmisores, moléculas químicas que envía una de estas células a la otra. Como por lo general el neurotransmisor no puede entrar a la neurona, a nivel de membrana esta tiene unos receptores de esa señal para generar internamente una serie de procesos.
En este caso, el neurotransmisor es el glutamato y el receptor es del tipo NMDA: “cuando el neurotransmisor llega a su receptor hace que se abran unos canales y como las neuronas funcionan básicamente con electricidad, permite que entren iones que modifican la carga eléctrica de la membrana para que la señal pueda ser transmitida,” indica el docente, y añade que cualquier modificación de la cantidad de carga que se pone a través de la membrana afectará la neurona.
“Por ejemplo, en enfermedades como Parkinson, Alzheimer o procesos de isquemia en accidentes cerebrovasculares cuando hay una falta de oxígeno se presenta una variación en la cantidad iónica alrededor de la membrana y eso es lo que daña las células neuronales”, señala el profesor Reyes.
Regular ese paso de la cantidad de iones para que la célula funcione correctamente es la función del receptor NMDA, por lo que una alteración en su actividad puede llevar a que haya un exceso de iones adentro o un impedimento para el paso de iones; en ambos casos, los efectos son nocivos para la célula y sobre estas situaciones es que actúan los péptidos sintéticos.
La idea es que estas sustancias ayuden a restablecer la regulación del receptor cuando esta se pierda. En una de las patentes hay dos péptidos antagonistas, y en la otra uno que hace el efecto contrario, que es agonista, comenta el profesor Reyes.
A nivel de patologías, dos de los péptidos estarían enfocados a aquellas que hacen que ingrese mucho calcio, para evitarlo, mientras que el tercero estaría indicado para casos en los que el receptor no permite que entren iones, para contrarrestarlo.
¿Cómo llegaron a este logro?
Para producir en el laboratorio estos péptidos sintéticos, los investigadores tomaron como referencia una conantoquina, toxina natural que se encuentra en un caracol marino y que posee propiedades para interactuar con el receptor NMDA a nivel extracelular, para bloquear su funcionamiento de manera irreversible.
“El punto de partida fue tomar la secuencia de esa conantoquina y modificar algunos de sus aminoácidos para que lo bloqueara, pero de forma reversible y, de esa manera, potenciar o disminuir la actividad del receptor”, relata la profesora Vega.
Esas modificaciones llevaron a que se obtuvieran por métodos bioinformáticos una serie de 80 péptidos que fueron evaluados; de estos se seleccionaron 20, y finalmente se seleccionaron y evaluaron en ensayos de laboratorio los tres péptidos que fueron patentados.
Por el momento estos péptidos pueden tener una aplicación inmediata in vitro en el laboratorio para pruebas que requieran bloquear o estimular al receptor NMDA, en vez de emplear toxinas. Sin embargo, a futuro se espera aplicarlos para desarrollar alternativas terapéuticas en tratamiento de patologías que afecten el sistema nervioso central principalmente.
“Los péptidos antagonistas ya los evaluamos en un modelo in vitro de isquemia en el que a una célula nerviosa se le expone a un estrés en el cual no va a tener oxígeno ni glucosa, que es su alimento principal; eso hace que empiece a activar muchas cosas y que finalmente la lleven a la muerte”, comenta el profesor Reyes.
En este sistema se evaluaron los péptidos antagonistas, evidenciando que estos eran capaces de activar procesos de neuroprotección con los que las células, a pesar de que sufrieran ese impacto, resistían un poco más que aquellas que no tenían el péptido.
“Nuestro objetivo a largo plazo es generar algún fármaco para este tipo de desórdenes que están mediados por una desregulación de este receptor”, concluye el docente.
El trabajo empezó como un proyecto de investigación dentro de una de las líneas sobre las que se especializa el grupo: el receptor neuronal NMDA, comprometido en varios procesos neuronales y cuyas alteraciones en sus actividades están implicadas en varias patologías, por lo que se buscaba una manera de controlarlas a través de la modulación del receptor.
“Buscamos algunas proteínas o toxinas que pudieran interactuar con este receptor y que regularan su funcionamiento”, detalla el profesor Reyes, y agrega que a partir de estas se partió para diseñar los péptidos, buscando en un principio una acción antagonista, es decir que inhibiera el funcionamiento del receptor.
Las neuronas se comunican a través de neurotransmisores, moléculas químicas que envía una de estas células a la otra. Como por lo general el neurotransmisor no puede entrar a la neurona, a nivel de membrana esta tiene unos receptores de esa señal para generar internamente una serie de procesos.
En este caso, el neurotransmisor es el glutamato y el receptor es del tipo NMDA: “cuando el neurotransmisor llega a su receptor hace que se abran unos canales y como las neuronas funcionan básicamente con electricidad, permite que entren iones que modifican la carga eléctrica de la membrana para que la señal pueda ser transmitida,” indica el docente, y añade que cualquier modificación de la cantidad de carga que se pone a través de la membrana afectará la neurona.
“Por ejemplo, en enfermedades como Parkinson, Alzheimer o procesos de isquemia en accidentes cerebrovasculares cuando hay una falta de oxígeno se presenta una variación en la cantidad iónica alrededor de la membrana y eso es lo que daña las células neuronales”, señala el profesor Reyes.
Regular ese paso de la cantidad de iones para que la célula funcione correctamente es la función del receptor NMDA, por lo que una alteración en su actividad puede llevar a que haya un exceso de iones adentro o un impedimento para el paso de iones; en ambos casos, los efectos son nocivos para la célula y sobre estas situaciones es que actúan los péptidos sintéticos.
La idea es que estas sustancias ayuden a restablecer la regulación del receptor cuando esta se pierda. En una de las patentes hay dos péptidos antagonistas, y en la otra uno que hace el efecto contrario, que es agonista, comenta el profesor Reyes.
A nivel de patologías, dos de los péptidos estarían enfocados a aquellas que hacen que ingrese mucho calcio, para evitarlo, mientras que el tercero estaría indicado para casos en los que el receptor no permite que entren iones, para contrarrestarlo.
¿Cómo llegaron a este logro?
Para producir en el laboratorio estos péptidos sintéticos, los investigadores tomaron como referencia una conantoquina, toxina natural que se encuentra en un caracol marino y que posee propiedades para interactuar con el receptor NMDA a nivel extracelular, para bloquear su funcionamiento de manera irreversible.
“El punto de partida fue tomar la secuencia de esa conantoquina y modificar algunos de sus aminoácidos para que lo bloqueara, pero de forma reversible y, de esa manera, potenciar o disminuir la actividad del receptor”, relata la profesora Vega.
Esas modificaciones llevaron a que se obtuvieran por métodos bioinformáticos una serie de 80 péptidos que fueron evaluados; de estos se seleccionaron 20, y finalmente se seleccionaron y evaluaron en ensayos de laboratorio los tres péptidos que fueron patentados.
Por el momento estos péptidos pueden tener una aplicación inmediata in vitro en el laboratorio para pruebas que requieran bloquear o estimular al receptor NMDA, en vez de emplear toxinas. Sin embargo, a futuro se espera aplicarlos para desarrollar alternativas terapéuticas en tratamiento de patologías que afecten el sistema nervioso central principalmente.
“Los péptidos antagonistas ya los evaluamos en un modelo in vitro de isquemia en el que a una célula nerviosa se le expone a un estrés en el cual no va a tener oxígeno ni glucosa, que es su alimento principal; eso hace que empiece a activar muchas cosas y que finalmente la lleven a la muerte”, comenta el profesor Reyes.
En este sistema se evaluaron los péptidos antagonistas, evidenciando que estos eran capaces de activar procesos de neuroprotección con los que las células, a pesar de que sufrieran ese impacto, resistían un poco más que aquellas que no tenían el péptido.
“Nuestro objetivo a largo plazo es generar algún fármaco para este tipo de desórdenes que están mediados por una desregulación de este receptor”, concluye el docente.
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