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Bioquímica

Anticuerpos muy especiales

Sustancias elaboradas por una empresa brasileña facilitarán la producción de nuevos medicamentos

PROTEIMAXEfecto visual provocado por la acción de los anticuerpos en los receptores de las célulasPROTEIMAX

Los buenos resultados alcanzados en el marco de un trabajo de cooperación entre investigadores brasileños de la Proteimax, una empresa de biotecnología con sede en la ciudad de Cotia, en el gran São Paulo, y de la Escuela de Medicina Monte Sinaí, en Nueva York, Estados Unidos, facilitará el desarrollo de nuevos medicamentos por la industria farmacéutica, como analgésicos, antihipertensivos y antidepresivos, entre otros. El grupo logró en un laboratorio, producir una serie de anticuerpos que son sustancias que se unen a receptores existentes en las membranas de las células y conocidos por la sigla GPCR (del inglés G-Protein-Coupled Receptor o receptores acoplados a la proteína G). Por medio de la activación o el bloqueo de esos receptores es que muchos fármacos actúan. Esas proteínas hacen la comunicación entre el medio extra-celular y el medio intracelular, permitiendo o no que una droga tenga su efecto en un determinado órgano del cuerpo.

Además de ser una herramienta para el desarrollo de nuevos fármacos y para el estudio de la acción de esos productos en exámenes de laboratorios y con animales, los anticuerpos sirven para descubrir con exactitud cuáles receptores acoplados a la proteína G están relacionados a determinadas enfermedades. Sabiendo los receptores afectados será posible crear y examinar nuevos fármacos que tengan acción dirigida para esos receptores.
Los nuevos anticuerpos son destinados a investigadores de industrias o de instituciones de investigación que van a utilizar esos productos en ensayos in vitro o en vivo, en animales, durante el desarrollo de nuevos fármacos, para determinar la acción y la duración de los medicamentos en el organismo o identificar previamente posibles efectos colaterales, además de entender mejor el funcionamiento bioquímico de las enfermedades.

La Proteimax ya desarrolló 11 tipos de anticuerpos que reconocen diferentes GPCRs en la forma activada y tiene como objetivo comercial a instituciones de todo el mundo. El mercado para ese tipo de anticuerpos es más grande y abarca toda la industria farmacéutica mundial porque el uso de ese insumo va a disminuir el tiempo de desarrollo y aprobación de nuevos medicamentos, además de reducir los costos de producción y tornar el producto final más barato para el mercado consumidor. “Ya fuimos buscados por investigadores y empresas de otros países, que quieren más informaciones sobre el producto”, cuenta Andrea Sterman Heimann, graduada en ciencias moleculares en la USP y directora de la Proteimax. A mediados de diciembre, ella conmemoró con su equipo la publicación de un artículo que detalla la utilización de los anticuerpos en la versión electrónica del journal of biological chemestry, un periódico científico de alto impacto en el área biológica.

Entre los 11 anticuerpos está el receptor de angiotensina II, un compuesto proteico involucrado en la hipertensión, que, entre otras funciones, hace que las arterias se contraigan conduciendo a un aumento de la presión arterial. El anticuerpo anti-receptor de angiotensina II puede ser usado para examinar si determinado fármaco – un anti-hipertensivo u otro medicamento que se quiera probar – inhibe o activa el receptor de angiotensina II en las células del corazón y de los vasos sanguíneos, por ejemplo. Entonces, en el caso de un anti-hipertensivo, la prueba sirve para verificar si el medicamento realmente funciona. Si el experimento estuviera siendo hecho durante el desarrollo de un nuevo anti-histamínico, remedio contra alergias, y él actúa activando el receptor de angiotensina II, la acción química de ese medicamento puede no ser bienvenida, porque el paciente podrá tener un aumento de presión sin necesidad.

Otro anticuerpo desarrollado en la Proteimax reconoce al receptor de dopamina activado, una sustancia neurotransmisora, cuya falta en el organismo está relacionada al mal de Parkinson, enfermedad caracterizada por temblores, o al disturbio bipolar, en que el paciente alterna síntomas de depresión y de euforia. Una de las aplicaciones de los anticuerpos que reconocen esos receptores activados es la utilización como herramienta en los trabajos de desarrollo, por ejemplo, de medicamentos antidepresivos, usando en ese caso el anticuerpo para el receptor GPCR de serotonina, una sustancia natural con la función neurotransmisora vinculada a las sensaciones de placer. Con el anticuerpo que reconoce al receptor de serotonina activado, producido en la Proteimax, los investigadores podrán saber si las células que tienen receptores de serotonina son afectadas seriamente por un anti-inflamatorio, identificando un efecto colateral no deseado.

PROTEIMAXOtro anticuerpo producido por la empresa reconoce la acción del Delta-9-THC, principio activo de la marihuana, en el receptor cañabinóide, responsable de los efectos de la droga en el organismo. En verdad, ese receptor recibió el nombre durante los estudios sobre los efectos de la marihuana en el organismo, pero otras drogas pueden activar o inhibir ese receptor, principalmente en medicamentos que actúan en el control del  dolor, síntoma también relacionado a él. El anticuerpo, en ese caso, servirá para probar si nuevos compuestos con el objetivo medicamentoso pueden actuar sobre ese receptor, activándolo o inhibiéndolo.

El objetivo es identificar un medicamento que active ese receptor, en el caso de disminuir el dolor, pero que no provoque los efectos psicotrópicos de la marihuana. El mismo raciocinio es válido para el anticuerpo del receptor de opio, activado por endorfinas, una hormona liberada en la corriente sanguínea cuando hacemos ejercicios. Ella también está ligada al combate del dolor, como el fármaco morfina (activador del receptor de opio). “Con el anticuerpo anti-opio será posible de forma más fácil y rápida escoger mejor otros tipos de morfina, sin los efectos colaterales, como el vicio y la tolerancia al medicamento que ella presenta”, dice Andrea.

Actualmente cerca del 40% de los medicamentos más utilizados en el mundo actúan directa o indirectamente activando o bloqueando los receptores del tipo GPCR. “Hace tiempo investigadores del mundo entero buscan mejores métodos de ensayo para verificar la actividad de los receptores acoplados a la proteína G. Y los anticuerpos que conseguimos desarrollar sirven exactamente para eso”, dice Andrea Sterman Heimann. Los GPCRs son considerados la clase más importante de receptores. Una analogía posible para entender el funcionamiento de ellos y la importancia que tienen en el organismo es el uso de un intercomunicador instalado en la portería de residencias o de edificios. Alguien dentro de casa se comunica, por el intercomunicador, con otra persona que está afuera. Dependiendo de lo que la persona de afuera diga, la de adentro va a hacer alguna cosa, como abrir la puerta, llamar a alguien, recibir algo, dispensar al extraño etc. Los receptores en general corresponden al intercomunicador, al paso que los receptores acoplados a la proteína G equivaldrían a la marca de un determinado intercomunicador. Y cada tipo de ese último, el GPCR, sería un modelo diferente del intercomunicador de aquella marca. En total, ya existen cerca de 400 de esos receptores conocidos.

¿Y que significa la activación o el bloqueo de un GPCR? La activación ocurre cuando una sustancia cualquiera, por ejemplo, un fármaco se une a él y, a partir de ahí, envía una señal para adentro de la célula. En la comparación con el intercomunicador, sería cuando alguien toma el aparato y habla, desencadenando una respuesta cualquiera. Ese alguien es llamado como agonista, que faz a informação química atravessar a parede da célula. Já bloquear o receptor significa inibir a possibilidade de ele receber o estímulo do agoniado. El bloqueo ocurriría, por ejemplo, si el cable estuviese cortado, lo que impediría cualquier posibilidad de comunicación entre quien está afuera y quien está dentro de la residencia, o de la célula.

La producción de anticuerpos que reconocen una conformación específica de los GPCRs (activa o inactiva) representa una nueva y poderosa técnica que puede ser usada para examinar la duración y la extensión de estímulos fisio-patológicos, como, por ejemplo, la acción de la morfina en el sistema nervioso central. “Eso es importante para la investigación básica y clínica, además de crear una nueva herramienta de screening (selección) – un método de barredura normalmente empleado por los laboratorios farmacéuticos para comprobar nuevas drogas y verificar sus efectos y su eficiencia. Esa nueva técnica es más rápida y barata para el trabajo de identificar nuevos fármacos que actúan en determinado tipo de GPCR”, dice Andrea.

PROTEIMAXLa producción de anticuerpos en sí ya es una técnica conocida y establecida en varios países. Los anticuerpos existentes normalmente reconocen la proteína independientemente del estado de ella, se activa o inactiva. La gran innovación del grupo fue conseguir hacer que los anticuerpos reconozcan al receptor en un estado específico, en el caso, activado. “Eso es difícil de hacer e involucra desde estudios en el ámbito de la bioinformática hasta la producción en sí del anticuerpo, que tiene cierto grado de complejidad”, explica Andrea. El salto del gato, dice la investigadora, fue conseguir identificar la región del receptor GPCR, que sufre un cambio de conformación (o estructural) cuando él está activado. “El anticuerpo que creamos se une exactamente en esa región específica del receptor que es alterada. La totalidad de los anticuerpos comerciales se pega en las regiones del receptor que no se alteran, esté él en la forma activa o inactiva. Con eso, tienen la función solamente de detectar la presencia del receptor sin revelar su estado de activación en relación a un fármaco, por ejemplo.”

Nuevos anticuerpos
Fue fundamental para el éxito de la investigación la alianza establecida con la investigadora Lakshmi Arehole Devi, de la Escuela de Medicina Monte Sinaí, una de las mayores autoridades del mundo en GPCR. Todo comenzó en 2003, cuando ella vino al país a participar del congreso de la Sociedad Brasileña de Farmacología, por invitación del profesor Emer Suavinho Ferro, del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de São Paulo (ICB/USP), que también es socio de la Proteimax. “En una conversación con ella, le conté que estaba comenzando a producir anticuerpos para dar impulso a la Proteimax y ella se interesó en colaborar. Hicimos un anticuerpo para que ella probara y fue tanto el éxito, que la alianza no paró más. El año pasado me quedé tres meses en Nueva York probando los nuevos anticuerpos producidos por nosotros en Brasil. Esas pruebas son necesarias para verificar si ellos de hecho reconocen la forma activada del receptor tanto in vitro, como en vivo”, dice la directora de la Proteimax.

Además de pruebas de nuevos fármacos, los productos de la empresa también serán útiles en la investigación básica. Con ellos, los investigadores de instituciones de investigación, en institutos o universidades, podrán evaluar cuáles receptores están involucrados en el aparecimiento de una enfermedad. “Es posible, por ejemplo, saber cuáles son los receptores del cerebro que son afectados por el mal de Parkinson y probar posibles fármacos que reviertan a los receptores damnificados”, dice Andrea.

En la práctica, los experimentos con los anticuerpos comienzan cuando el investigador coloca las células o solamente las membranas con los receptores en una placa de polietileno (placa de prueba transparente) y las sensibiliza con la droga que desea probar. Después adiciona el anticuerpo. Si él se une al receptor, es revelado un color amarillo en la muestra. El investigador sabe que el receptor fue activado y la droga funcionó. En las pruebas in vivo el proceso es un poco más largo. Inicialmente, la nueva droga es administrada en un animal. Se espera un tiempo para que ella actúe, se sacrifica al conejillo de indias y se retira un tejido del cuerpo donde, supuestamente, la droga actuó. Ese tejido es colocado en contacto con los anticuerpos. Si la droga funcionó, surgen en la muestra pigmentos coloreados, normalmente verde o rojo. “La técnica patrón utilizada por laboratorios para probar la eficacia de nuevos fármacos, llamada binding (enlace), es más trabajosa y ofrece cierto peligro. Es necesario usar una droga marcada con moléculas radioactivas, lo que expone a los investigadores al riesgo de la contaminación. Sin hablar que es cerca de diez veces más cara  que el proceso que creamos”, dice Andrea.

El método de fabricación de los anticuerpos sigue el protocolo patrón de producción de esas sustancias en conejos. El primer paso es escoger la parte de la proteína (peptideo) que el anticuerpo debe reconocer. En seguida, es necesario sintetizar esa parte de la proteína y acoplarla con una proteína cargadora, conocida por la sigla KLH (sigla, en inglés, de Keyhole Limpet Hemocyanin). Ese conjunto (peptideo pero la proteína cargadora) recibe el nombre de antígeno. El paso siguiente es inyectar el antígeno en el conejo y esperar que el animal produzca el anticuerpo contra él. La última fase es la retirada de sangre del animal, que pasa por un proceso de purificación. “El secreto del proceso es escoger la parte correcta de la proteína”, dice Andrea. Cada conejo produce, en su vida útil, de cerca de 4 meses, 50 mililitros de anticuerpos, que poseen la apariencia de una sustancia líquida viscosa y rojiza. Esa cantidad es suficiente para que la industria farmacéutica realice 500 mil ensayos.

El proyecto para el desarrollo de los anticuerpos fue financiado por el Programa Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (Pipe) de la FAPESP que prevé la producción de 50 tipos diferentes de esas sustancias. El apoyo financiero de la Fundación también permite que las pruebas para verificar la eficacia de los anticuerpos hechos en Nueva York sean realizadas en la Proteimax. Por  tratarse de moléculas de domínio público, los anticuerpos no son patenteables, pero la Proteimax puede patentar la idea de utilizar anticuerpos que reconocen la conformación de los receptores para identificar la acción de sustancias y estímulos, así como en el tratamiento de enfermedades. Hasta el final de enero, el pedido de patente deberá ser depositado en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI).

El Proyecto
Anticuerpos de conformación específicas: propuesta para la generación de anticuerpos dirigidos y receptores acoplados a la proteína G (GPCRS) (nº 04/14258-0); Modalidad Programa Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (Pipe); Coordinadora Andrea Sterman Heimann – Proteimax; Inversión 111.922,02 reales y 102.102,83 dólares (FAPESP)

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