Léo RamosPara vencer al parásito: en un laboratorio de la USP, científicos prueban nuevos compuestos contra el paludismoLéo Ramos
La erradicación mundial del paludismo parecía hallarse próxima a ocurrir en 1979, cuando el equipo de la farmacóloga china Youyou Tu publicó su estudio que demostraba la potente acción de la artemisinina, el principio activo obtenido de la planta Artemisia annua [ajenjo dulce o ajenjo chino], contra la cepa más letal del parásito causante de la enfermedad, el protozoo Plasmodium falciparum. La identificación y la síntesis del compuesto en laboratorio salvaron millones de vidas, al disminuir drásticamente la mortalidad por paludismo, y le granjearon a Tu el Premio Nobel de Medicina y Fisiología de este año (lea el reportaje). Sin embargo, a partir de los años 2000, la artemisinina y sus derivados vienen perdiendo parte de su poder antipalúdico en cinco países del Sudeste Asiático.
“En esas regiones, la artemisinina, que anteriormente eliminaba el parásito de la sangre del paciente al segundo día del tratamiento, sólo lo logra ahora después del tercer día”, dice el médico Marcus Vinícius Lacerda, investigador de la Fundación de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira Dourado (FMT-HVD), del gobierno del estado de Amazonas, en Manaos. “Hay una pequeña población de P. falciparum resistente a la artemisinina, un problema que comenzará a crecer y a propagarse a medida que el tratamiento elimine a los parásitos todavía sensibles al efecto de ese compuesto”, comenta Lacerda, quien también es investigador del Instituto Leônidas y Maria Deane, de la Fundación Oswaldo Cruz en Manaos.
Lacerda investiga un efecto similar en la Amazonia brasileña, que involucra al Plasmodium vivax, la especie responsable del 85% de los casos de paludismo en Brasil. En un trabajo que será publicado en la revista Lancet Global Health, Lacerda y sus colegas de la FMT-HVD, efectuaron un ensayo clínico de fase III para evaluar la seguridad y la eficacia de la lucha contra el P. vivax con un fármaco elaborado por la empresa farmacéutica Sanofi. El nuevo remedio combina dos compuestos: el artesunato, que se obtiene a partir de la artemisinina, y la amodiaquina. En el trabajo, se comparó la eficacia de esa combinación con la del fármaco cloroquina, que se emplea en todo el mundo para el tratamiento del paludismo causado por P. vivax.
Los científicos estudiaron durante 42 días a dos grupos de pacientes de la ciudad de Manaos, donde cada grupo recibió un tratamiento diferente. En ese período, se evaluó la capacidad de las drogas para reducir ‒e incluso eliminar completamente‒ el número de parásitos en el interior de los glóbulos rojos de la sangre. El estudio demostró que la combinación de artesunato y amodiaquina funciona mejor que la cloroquina. Es más: también reveló que la cloroquina falló en el 10% de los casos.
Ese resultado, que fue presentado en el XIV Simposio Nacional de Investigación en Paludismo, que se llevó a cabo al comienzo del mes de octubre en São Paulo, refuerza los hallazgos de estudios anteriores que dirigiera Lacerda. Él ya había observado que de un 5% a un 10% de los casos de paludismo causados por P. vivax en Manaos no respondía bien al tratamiento con la cloroquina, un medicamento relativamente barato en comparación con los derivados de la artemisinina.
“Es un dato alarmante”, reflexiona el médico Marcelo Urbano Ferreira, del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de São Paulo (ICB-USP). Ferreira investiga el riesgo de que surja resistencia a los medicamentos antipalúdicos en la Amazonia, especialmente en el estado de Acre. Por ahora, su equipo no ha detectado evidencias de resistencia del Plasmodium vivax a la cloroquina en Alto Juruá, actualmente la región brasileña con mayor índice de paludismo. “La Organización Mundial de la Salud sugiere que una terapia debe cambiarse cuando falla en más del 10% de los casos”, dice.
Con todo, Ferreira nota que ese nivel elevado de resistencia del P. vivax estaría presente solamente en Manaos. Junto con Lígia Gonçalves, investigadora visitante en el ICB-USP, y Pedro Cravo, de la Universidad Federal de Goiás, efectuó una revisión en la literatura científica en busca de casos de resistencia de P. vivax a la cloroquina en América Latina. Desde los años 1990 en adelante, hay relatos de resistencia en Brasil, Perú y de turistas infectados en Guayana. Este año también aparecieron relatos de resistencia del P. vivax en la Amazonia boliviana, cerca de la frontera con el estado de Rondônia. “Todavía se trata de un fenómeno infrecuente en el país, pero su detección es fundamental”, dice Ferreira, quien el año pasado publicó la revisión en la revista Memórias do Instituto Oswaldo Cruz.
La cloroquina, desarrollada por investigadores alemanes en los años 1930 como sustituto de la quinina, que aún funciona, pero provoca efectos colaterales graves, fue el principal antipalúdico que se utilizó en las campañas mundiales de erradicación de la enfermedad luego de la Segunda Guerra Mundial. En tanto, durante los años 1950, aparecieron los primeros relatos de P. falciparum resistentes a la cloroquina en América del Sur y en el Sudeste Asiático. En poco menos de 40 años, dicha resistencia se esparció por el mundo. “En la actualidad, las únicas regiones del planeta en las cuales aún existe P. falciparum sensible a la cloroquina son América Central, Haití y República Dominicana”, comenta Ferreira.
Desde mediados de los años 2000 en adelante, las autoridades internacionales de la salud recomiendan que los compuestos derivados de la artemisinina se suministren siempre en forma conjunta con otra droga con un mecanismo de acción diferente. El objetivo es evitar la difusión de variedades de P. falciparum resistentes a la artemisinina. En Brasil, por ejemplo, el paludismo causado por P. falciparum se trata mediante una combinación de un derivado de la artemisinina, el arteméter, con lumefantrina. “Aunque el parásito desarrolle resistencia a una de las drogas, no podrá sobrevivir si no desarrolla también resistencia a la segunda”, explica Ferreira. Pese al empleo de esa estrategia, ya existen reportes de resistencia a terapias combinadas en el Sudeste Asiático. “Debemos estar siempre alertas y buscar nuevas fórmulas de drogas, con otros mecanismos de acción bioquímica”.
Algunos científicos intentan caminos alternativos para lograr el mismo objetivo. En el caso de Pedro Melillo Magalhães, de la Universidad de Campinas (Unicamp), él coordinó un estudio que probó con el empleo de un té antipalúdico, elaborado a partir de las hojas de una variedad enriquecida de Artemisia annua, con una concentración 100 veces mayor de artemisinina que la de la hierba salvaje, en 17 pacientes no graves del estado de Pará infectados por P. falciparum. El té eliminó la presencia del parásito en todos los pacientes en los tres días posteriores a su uso. No obstante, el protozoario reapareció en los enfermos antes de completarse un mes de terapia. Para preservar la salud de los participantes en el trabajo, que se llevó a cabo en colaboración con científicos del Instituto Evandro Chagas, de Pará, y de la Universidad de Oxford, en Inglaterra, los pacientes recibieron el tratamiento convencional contra el paludismo (arteméter y lumefantrina). El mero empleo del té obtuvo los mismos resultados que el uso de la artemisinina aislada” sostiene Magalhães, quien trabaja en el departamento de agrotecnología del Centro Pluridisciplinario de Investigaciones Químicas, Biológicas y Agrícolas (CPQBA) de la Unicamp. “Pero con una dosis equivalente a un tercio de la recomendada para la artemisinina”.
Para evitar que los parásitos reaparezcan en los pacientes, Magalhães defiende el uso combinado del té con un medicamento antipalúdico, en un esquema similar con el que actualmente se emplea la artemisinina. El siguiente paso en los estudios del investigador de la Unicamp será testear esa terapia combinada del té con un fármaco en pacientes del estado de Pará afectados de paludismo causado por el P. vivax.
Léo RamosSangre infectada con Plasmodium falciparum: al invadir el glóbulo rojo, el parásito genera una membrana a su alrededor y controla los niveles de calcioLéo Ramos
Vías alternativas
El bioquímico Rafael Guido, del Laboratorio de Química Medicinal y Computacional de la USP, campus de São Carlos, resalta la necesidad de hallar nuevos blancos en el metabolismo del plasmodio para medicamentos contra el paludismo. “Casi todos los que existen convergen en los mismos blancos”, explica. Su grupo está estudiando la enolasa, una proteína que el parásito utiliza para producir energía.
Estudios recientes han revelado que el gen que produce la enolasa no se encuentra activo solamente dentro de la célula, donde funciona la fábrica de energía, sino también en otros lugares, como en el caso de la membrana celular, en la cual posee una función en la señalización celular. El grupo de Guido acaba de descubrir una región que puede revelar una nueva función de la enolasa y comenzó a testear la actividad de una serie de sustancias contra esa proteína.
Se trata de compuestos provistos por la organización no gubernamental Medicines for Malaria Venture (MMV), que hizo una curaduría en bases de datos de la industria farmacéutica y seleccionó los prometedores. “Se sabe que son activos contra el paludismo, pero no se conoce el mecanismo”, dice Guido. En las pruebas, algunos de los compuestos resultaron exitosos bloqueando la enolasa. “Cinco de los compuestos lograron un 100% de inhibición, 10 inhibieron un 80% de la expresión de la enolasa y 38 obtuvieron un 50% de inhibición”, adelanta. Ahora resta trabajar con esas sustancias para lograr que sean más potentes sin afectar a la enolasa humana.
Uno de los inconvenientes a la hora de hallar nuevos antipalúdicos reside en que aún no se conoce la función de la mitad de los alrededor de cinco mil genes de las dos especies del parásito. “Es muy difícil estudiar una vía bioquímica cuando no se sabe cuáles son los genes que codifican las proteínas implicadas en ella”, dice la química Célia Garcia, del Instituto de Biociencias de la USP. Desde el final de los años 1990, el laboratorio de Garcia viene descubriendo cómo funcionan algunas de esas vías bioquímicas esenciales para la supervivencia de los parásitos causantes del paludismo. Son conjuntos de reacciones químicas que le permiten al protozoo percibir el ambiente a su alrededor, especialmente cuando invade los hematíes y se multiplica en su interior.
El equipo de Garcia demostró, por ejemplo, que el parásito es capaz de controlar la concentración de calcio en su entorno, algo fundamental para que pueda multiplicarse, así como sincronizar su fase reproductiva aprovechando la melatonina, el compuesto que regula el ciclo de vigilia y sueño del cuerpo humano. En colaboración con el grupo del bioquímico Andrew Thomas, de la Universidad de Rutgers, en Estados Unidos, la investigadora está probando una serie de compuestos con potencial para bloquear la capacidad del parásito de percibir la melatonina. Ella y otros químicos brasileños también intentan identificar compuestos que actúen en otras vías bioquímicas del parásito.
El bioquímico alemán Carsten Wrenger, del ICB-USP, estudia un abordaje diferente. Cuando trabajaba en Hamburgo, Wrenger y sus colegas identificaron en la mitad conocida del genoma de las dos especies de Plasmodium, dos vías bioquímicas esenciales para el metabolismo del parásito y ausentes en las células del ser humano. Tal como los seres humanos, el Plasmodium precisa las vitaminas B1 y B6 para su supervivencia. Sin ellas, más de 100 enzimas esenciales no funcionan. Empero, mientras que las personas sólo las obtienen por medio de su dieta, el protozoario elabora sus propias vitaminas.
En 2013, Wrenger y sus colegas sintetizaron un compuesto en laboratorio a partir del cual el Plasmodium produce una versión defectuosa de la vitamina B1. “Ese compuesto es inerte para el organismo humano y el parásito lo modifica creando una variante de la vitamina que no funciona”, explica Wrenger. “Sin esa vitamina, el metabolismo del parásito se detiene”. El bioquímico alemán prosigue con la búsqueda y generación de compuestos que impidan al protozoario producir las vitaminas B1 y B6. “La identificación de este tipo de compuesto resulta complicada”, dice. “La ventaja radica en que el mismo podría actuar sobre más de 100 blancos simultáneamente”.
En el Instituto de Química de la Unicamp, el químico Luiz Carlos Dias y su equipo trabajan desde 2013 junto a la MMV en el perfeccionamiento de una nueva clase de compuestos prometedores contra el paludismo. Se trata de moléculas que inhiben la actividad de la enzima PI(4)K, identificadas en 2013 por investigadores de la empresa farmacéutica Novartis. En pruebas con animales de laboratorio, estos compuestos fueron capaces de eliminar las variedades de P. falciparum y P. vivax más resistentes a los medicamentos actualmente disponibles para el tratamiento del paludismo. Según Dias, lo que más despierta el interés en esa molécula es que ésta logra matar al parásito en las diferentes etapas de su ciclo de vida en el organismo de los mamíferos. “Ninguno de los fármacos actuales hace eso, tan sólo los compuestos que aún se encuentran en fase de ensayos clínicos”, afirma.
A partir de la estructura del inhibidor de la PI(4)K, Dias y sus colaboradores sintetizaron alrededor de 60 compuestos y los enviaron para ser testeados a instituciones de investigación de diferentes países. A pesar de ser prometedores, un experimento realizado en la biofarmacéutica AbbVie, en Estados Unidos, y en la Universidad de Dundee, en Escocia, reveló que esos compuestos interactúan con una de las 140 proteínas quinasas humana probadas. Los investigadores no saben cuál sería la consecuencia de esa interacción, pero, para evitar riesgos, deberán alterar la estructura de esa clase de compuestos. “Tenemos que entender en qué forma interactúan ellos con la quinasa del parásito y con la humana para incrementar la primera interacción e impedir la segunda”, explica Dias, quien se propone crear un consorcio junto a equipos de otras universidades paulistas para la realización en el país de parte de los test con células y animales de laboratorio.
Proyectos
1. Genómica funcional en Plasmodium (nº 2011/51295-5); Modalidad Proyecto Temático; Investigadora responsable Célia Regina da Silva Garcia (IB-USP); Inversión R$ 2.068.066,18
2. Metabolismo de la vitamina B en el parásito del paludismo humano Plasmodium falciparum y su validación como objetivo para la quimioterapia (nº 2010/20647-0); Modalidad Beca en el País – Programa Joven Investigador; Investigador responsable Carsten Wrenger (ICB-USP); Inversión R$ 179.861,70
3. Estudio clínico de extractos vegetales en el tratamiento del paludismo a partir de materia prima modelo: Artemisia annua (var. CPQBA) (nº 2009/53639-3); Modalidad Proyecto Temático-Pronex; Investigador responsable Pedro Melillo de Magalhães (CPQBA-Unicamp); Inversión R$ 16.874,70
4. Descubrimiento y proyecto de inhibidores de la enolasa del Plasmodium facilparum como nuevos agentes antipalúdicos (nº 2014/26313-8); Modalidad Becas en Brasil – Posdoctorado; Investigador responsable Rafael Victorio Carvalho Guido (IFSC-USP); Becaria Lorena Ramos Freitas de Sousa; Inversión R$ 169.558,00
Artículos científicos
GONÇALVES, L. A. et al. Emerging Plasmodium vivax resistance to chloroquine in South America: an overview. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz. v. 109 (5). ago. 2014.
ALVES, E. et al. Encapsulation of metalloporphyrins improves their capacity to block the viability of the human malaria parasite Plasmodium falciparum. Nanomedicine. v. 11 (2). feb. 2015.
CHAN, X. W. A. et al. Chemical and genetic validation of thiamine utilization as an antimalarial drug target. Nature Communications. 28 may. 2013.
