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Bioquímica

Remedios del mar

Una investigación sobre los recursos marinos encuentra sustancias antitumorales en esponjas y tunicados de la costa

ARQUIVO JOSÉ CARLOS FREITASAscidia Didemnum granulatum: sustancias contra tumoresARQUIVO JOSÉ CARLOS FREITAS

Brasil tiene la segunda costa marítima continua del mundo, un litoral que se extiende por aproximadamente 8 mil kilómetros y solamente queda atrás del de Australia. Es una posición privilegiada para la explotación racional de recursos marinos, lo que incluye a obtención de sustancias con potencial de uso en sistemas biológicos, como las que fueron investigadas en un proyecto temático sobre recursos renovables del litoral de São Paulo.

Investigadores de distintas instituciones, que se concentraron en el estudio de poríferos (esponjas) y tunicados, descubrieron en uno de esos seres vivos dos sustancias con un potencial farmacológico inédito en tumores, para las cuales ya se ha efectuado el pedido de patente. Encontradas en el organismo de un tunicado – la ascidia Didemnum granulatum -, las sustancias granulatimida e isogranulatimida son apenas dos de los compuestos inéditos que fueron aislados e identificados.

Nuevas especies
Antes del estudio, había solo 34 especies de esponjas identificadas en el área. Las colectas que los investigadores efectuaron en el canal y en la costa de la isla de São Sebastião elevaron ese número a más de 140 especies – casi la mitad de las alrededor de 300 ya registradas en la costa brasileña. De las esponjas retiradas en una franja de cerca de 50 kilómetros de extensión en el perímetro del canal, diez eran inéditas para la ciencia – entre ellas la Aplysina caissara, también con potencial antitumoral.

Para colectar y estudiar esponjas y tunicados, el biólogo y taxonomista Eduardo Carlos Meduna Hadju buceó más de 200 veces en la costa de Ilhabela. Durante casi dos años, Hadju prácticamente permaneció viviendo en São Sebastião. Hadju, que es investigador del Museo Nacional de la Universidad de Brasil y que al inicio del proyecto estaba vinculado a la Universidad de São Paulo (USP), recibía dos o tres veces al año la visita de Roberto Gomes de Souza Berlinck, un posdotorado enquímica de animales marinos de la USP de São Carlos. Con Hadju, que había analizado la distribución de las especies en la región, Berlinck seleccionó los animales colectados para la extracción de sustancias y envió los extractos al laboratorio del biólogo José Carlos de Freitas, coordinador del proyecto, para efectuar las pruebas farmacológicas.

Patente contra el cáncer
Los extractos de las sustancias colectadas son producidos de manera muy sencilla. El animal es colocado en alcohol – etanol o metanol – y las sustancias que contienen se disuelven en ese medio. Luego de que el alcohol se evapora, el extracto es sometido a un test farmacológico preliminar realizado por el equipo de Freitas, que dirige el Centro de Biología Marina (Cebimar) del USP. Durante una pasantía en el exterior, Berlinck también sometió 40 extractos a un test nuevo, que acababa de ser desarrollado en Canadá.

Algunos extractos se revelaron activos y el que mostró mejor desempeño – es decir, mayor actividad en menor concentración – fue precisamente el retirado de la ascidia Didemnum granulatum, encontrada en el litoral de São Paulo y Paraná. Junto con Raymond J. Andersen, de la Universidad de Columbia Británica, en Canadá, Berlinck descubrió la granulatimida y la isogranulatimida, sustancias con potencial farmacológico inédito en tumores. En marzo de 1998, la universidad canadiense efectuó un pedido de patente de dichas sustancias en nombre de ambos, que están en análisis.

El test farmacológico fue realizado en células humanas de cáncer de mama y detectó, básicamente, la interferencia de las sustancias en la organización del ADN (ácido desoxirribonucleico, portador del código genético) durante el proceso de división celular. En dicho proceso, las sustancias inhiben el chamado punto de chequeo G2. Las células se detienen dos veces para verificar la integridad del material genético. La primera, el punto de chequeo G1, se produce inmediatamente después de la división celular, para verificar si el material genético no ha sido dañado en el proceso.

Por entonces la célula ya tiene un cierto tiempo de vida, que en los mamíferos es de 24 horas, antes de dividirse nuevamente. En ese período, cada célula lleva a cabo una nueva verificación bioquímica: es el punto de chequeo G2. “Alrededor del 50% de las células de tumores sólidos”, explica Berlinck, “no tiene punto de chequeo G1 activo, y ése es uno de los motivos por los cuales éstas son, por así decirlo, anormales. Si se inhibe el punto de chequeo G2 -como lo hacen la granulatimida y la isogranulatimida -, sucede como resultado una alta mortalidad de células durante la división, porque el ADN ya está muy dañado y ya no sirve más para mantener a la célula viva”.

Los investigadores asociaron la radioterapia a las nuevas sustancias, para inhibir totalmente el funcionamiento del ADN y garantizar la muerte de las células. La dosis de radiación fue baja y el resultado mostró la acción selectiva de la granulatimida y de la isogranulatimida.

Infección hospitalaria
Entre los compuestos inéditos aislados durante las investigaciones se encuentran cuatro alcaloides: haliclonaciclamina E, arenosclerina A, B y C -obtenidos de la esponja Arenosclera brasiliensis, que solo existe en Brasil. Esos compuestos mostraron actividad citotóxica y antibiótica contra microorganismos resistentes a antibióticos – los que causan infecciones hospitalarias.

En otra esponja, la Aplysina caissara, que también solo existe aquí, el equipo detectó una gran cantidad del alcaloide aeroplisinina-1, también con potencial de acción antitumoral. En los años 60, investigadores italianos ya habían encontrado en otra esponja la misma sustancia, que actualmente pasa por pruebas clínicas en seres humanos. En caso de que los resultados sean positivos, Brasil podría hacer cultivos marinos de Aplysina caissara y convertirse en proveedor de dicho alcaloide.

Para el coordinador Freitas, cuanto más se conoce acerca de la biodiversidad marina, mayor es la probabilidad de descubrir sustancias con potencial farmacológico, porque la diversidad químicaestá directamente ligada a la biológica. Poríferos y tunicados, en especial, son fuentes potenciales de compuestos bioactivos. El investigador resalta que “esos grupos también tienen importancia estructural en diversos ecosistemas y son una de las prioridades globales en el estudio de la biodiversidad marina”.

Presencia en el AZT
Muchas sustancias ya han sido aisladas en todo el mundo en la investigación con organismos marinos, pero pocas están siendo sometidas a tests clínicos. Todo el proceso, desde el descubrimiento de una sustancia hasta su llegada al mercado, demanda alrededor de 15 años, entre estudios, tests y aprobación de la patente. Pero derivados sintéticos de la espongouridina y de la espongotimidina, sustancias aisladas de esponjas en los años 50, salieron al mercado como antileucémicos y antivirales, y sirvieron de modelo para el desarrollo del AZT, medicamento básico en el tratamiento del Sida.

En teoría, cualquier sustancia puede ser sintetizada, pero la síntesis puede demorar mucho tiempo, mientras que en un organismo cultivado y manejado, la biosíntesis es muy rápida. “Por eso”, acentúa Freitas, “existe la necesidad de la interacción de los químicos con los biólogos marinos, conocedores de los ciclos de vida detallados de los animales y del medio ambiente adecuado para su cría”.

Búsqueda y seguimiento
El coordinador subraya que la investigación con sustancias del mar tienen dos facetas: “Una es la que implica realizar un rastreo bioquímico de productos naturales, para verificar actividades biológicas e identificar moléculas aún desconocidas para la ciencia, incluso mediante bioactividades también inéditas”.

“La otra línea”, prosigue, “es el monitoreo de los efectos de moléculas ya conocidas en el ambiente y en la salud de las personas”. Freitas, que también es investigador del Centro de Toxinología Aplicada – uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepids) calificados por la FAPESP -, tiene un alumno encargado de monitorear la presencia de toxinas en pescados y mariscos consumidos por los habitantes de la zona y por los turistas en el litoral de São Sebastião, por ejemplo.

Una de las sustancias nocivas es la tetrodotoxina, que fue identificada en la década del 50, existe en cualquier mar y es encontrada en peces, algas, tunicados y otros organismos marinos. La tetrodotoxina ya ha matado a muchas personas en Japón, pero actualmente, gracias al monitoreo, eso es raro.

En el litoral brasileño, un pez rico en tetrodotoxina es el baiacu-rouba-isca o baiacu-pintado (tamboril, Sphoeroides spengleri), odiado por los pescadores tanto por robar las carnadas de sus anzuelos como por su toxicidad: ingerir 50 gramos de éste constituye una sentencia de muerte. Por experiencia y tradición, los lugareños saben que ese pez no debe ser consumido, a diferencia del baiacu, de mayor porte, cuyos filetes son encontrados en las pescaderías.

También el fenómeno ambiental de la marea roja puede llevar toxinas directa o indirectamente hasta el ser humano. Generada por la proliferación de uno de los pequeños organismos del plancton marino – ora uno, ora otro -, la marea roja es por veces es causada por una especie tóxica. Organismos filtradores, como mejillones y tunicados, acaban por concentrar la toxina – lo que causa problemas tales como diarreas en quienes los ingieren. La mayoría de las mareas rojas sucede debido a la proliferación de determinada alga microscópica, perotambién pueden ser provocadas por animales: en el litoral paulista, ya hubo una causada por el protozoario ciliado Mesodinium rubrum y otra por el tunicado Weelia cilindrica.

Freitas, que nació en São Sebastião y es hijo de un pescador, pretende proseguir con las investigaciones. Existen muchos otros estudios en desarrollo en la USP para investigar nuevas sustancias, encontradas en algas, anémonas y otros organismos marinos. Para este tipo de investigación, es crucial el trabajo de los taxonomistas como Hadju, que creó, con fondos del proyecto, la página Porifera Brasil (www.geocities.com/labpor), además de un CD-ROM en versión demo, que identifica esponjas del canal de São Sebastião.

Esponjas y tunicados, los organismos filtradores
Conocidos como esponjas, los poríferos son los animales pluricelulares más primitivos que existen. Surgieron hace más de mil millones de años y, aunque viven en casi todos los ambientes acuáticos, predominan en el mar. Son animales filtradores y tienen la estructura de su cuerpo porosa, de allí el nombre Porifera dado al filo (una de las divisiones de la taxonomía o ciencia de la clasificación de los seres vivos). Las esponjas habitan aguas playas o profundas y se fijan a la arena, al lodo o sobre las rocas. La gran variación de forma y de colores hace que a veces se confundan con algas u otros organismos. Su tamaño oscila entre algunos milímetros y más de un metro de altura en algunas especies. Las colonias que forman pueden recubrir varios metros del sustrato acuatico.

Algunas, como las del género Spongia, encontrado en México y en Japón, tiene el cuerpo sostenido por fibras de espongina – una proteína semejante al colágeno – dispuestas de tal modo que las tornan apropiadas para el uso como esponjas de baño. Otros grupos de esponjas no son suaves: tienen el esqueleto formado por espigas de sílice o carbonato de calcio y también existen casos en los cuales el esqueleto es calcáreo y macizo.

El biólogo Eduardo Hadju explica que las esponjas retiran los nutrientes necesarios para su supervivencia de las partículas orgánicas transportadas por las corrientes acuáticas. Estas partículas circulan en el organismo por un sistema de canales único: el sistema acuífero. El investigador trabaja en la revisión taxonómica de un suborden de esponjas de la clase Demospongiae, un grupo muy abundante y poco investigado en el litoral brasileño.

Ascidias
Los tunicados, en general, no tienen nombres populares, con excepciones como la piura, que es usada en Chile para el consumo humano. Son invertebrados marinos revestidos por una especie de túnica, formada por tunicina, una sustancia similar a la celulosa, y componen el subfilo Tunicata o Urochordata. Se trata de un grupo primitivo del filo Chordata en el que la distinción típica de los cordados – el tubo nervioso dorsal – solamente está presente en la fase de larva. En la escala evolutiva, los tunicados están más próximos a los vertebrados, que también son un subfilo de los cordados.

Entre los tunicados, el proyecto se dedicó principalmente al grupo de las ascidias, encontradas en todo el mundo, desde la zona entre las mareas hasta las profundidades de más de 8 mil metros, solitarias o agrupadas en colonias. Ellas también se alimentan por la vía de la filtración del agua y la mayoría vive sujeta a las rocas, cascos de embarcaciones y conchas, o ancladas a la arena o en el lodo. Quienes buscan ascidias pueden encontrar desde una pequeña mancha encima de una roca hasta un animal de 10 centímetros de altura y dos sifones visibles: uno que lleva agua hacia dentro del cuerpo, con alimento y oxígeno, y el otro que leva agua hacia fuera, junto con productos de excreción y gas carbónico.

El Proyecto
Recursos Marinos Renovables del Litoral Paulista. Biodiversidad de Porifera (Demospongiae) y Chordata (Tunicata) – Taxonomía, Química y Farmacología
Modalidad
Proyecto temático
Coordinador
José Carlos de Freitas – Instituto de Biociencias y Centro de Biología Marina (Cebimar) de la USP
Inversión
R$ 600.000,00

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