Modifican el veneno de la serpiente de cascabel para crear un fármaco que modula la coagulación sanguínea

Científicos de Brasil y Bélgica pusieron a prueba una técnica tendiente a dotar de mayor estabilidad a una molécula proteica en el organismo. Entre sus potenciales aplicaciones se encuentran medicamentos antitrombóticos y apósitos cicatrizantes

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Científicos brasileños y belgas han desarrollado una molécula de interés farmacéutico con base en una proteína existente en el veneno de la serpiente de cascabel: la PEG-collineína-1. Al aplicar una técnica que la vuelve más estable en el organismo y resistente al sistema inmunitario, los investigadores obtuvieron un potencial nuevo fármaco capaz de modular la coagulación sanguínea.

Los resultados de este estudio salieron publicados recientemente en el International Journal of Biological Macromolecules.

“Esta técnica tiene por objeto mantener a la PEG-collineína-1 circulando en el organismo durante más tiempo, lo que puede reducir el intervalo entre las administraciones en caso de que se transforme en un medicamento. Asimismo, reduce la degradación provocada por componentes del organismo humano y mejora sus propiedades funcionales”, comenta Ernesto Lopes Pinheiro Júnior, primer autor del artículo.

Lopes Pinheiro-Júnior es en la actualidad investigador en la Universidad Católica de Leuven, en Bélgica, y realizó este trabajo durante su doctorado en la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Ribeirão Preto de la Universidad de São Paulo (FCFRP-USP), en Brasil, con beca de la FAPESP.

Esta técnica, denominada peguilación, consiste en agregarle polietilenoglicol (PEG) a la molécula de interés. Entre otras propiedades, el PEG disminuye la interacción con el sistema inmunitario, aparte de impedir la formación de agregados que disminuyen la actividad de la molécula a cargo del organismo. 

“La peguilación es bastante común en la industria farmacéutica. Existen 19 medicamentos aprobados que utilizan esta técnica. Pero esta es la primera vez que se ha empleado este método con una toxina animal, en su forma recombinante [producida en laboratorio por un hongo genéticamente modificado]”, dice Eliane Candiani Arantes, docente de la FCFRP-USP y supervisora del estudio. 

La investigadora coordina el proyecto intitulado “Bioprospección de toxinas animales de interés biotecnológico con base en herramientas ómicas”, apoyado por la FAPESP.

Veneno y remedio

La collineína-1, extraída del veneno de la subespecie conocida como cascabel tropical (Crotalus durissus collilineatus), consume fibrinógeno, un compuesto presente en la sangre responsable de la coagulación. 

En el veneno de la víbora de cascabel ayuda a causar la hemorragia en quien sufre la picadura del ofidio. Pero aislada y administrada en pequeñas dosis puede impedir la formación de trombos, que causan accidentes cerebrovasculares (ACV), por ejemplo.

Cuando se la emplea en aplicaciones tópicas (directamente sobre la piel), la collineína-1 puede tener un efecto contrario, coagulando la sangre en heridas de difícil cicatrización. Por eso posee también un gran potencial de uso en apósitos medicinales. 

Con todo, la obtención de esta molécula en cantidades suficientes directamente de la serpiente de cascabel dependería de que se cuente con un gran serpentario, con profesionales calificados para extraer el veneno. Pero el grupo ya había solucionado este problema en trabajos anteriores. 

Aún durante su maestría en la UFU (Universidad Federal de Uberlândia, Minas Gerais, Brasil), Johara Boldrini-França, coautora del estudio, logró clonar el gen productor de la collineína-1. Y posteriormente diseñó una versión de la levadura Pichia pastoris, que carga el gen de la serpiente que codifica a la proteína.

También coordinado por Candiani Arantes, el estudio de Boldrini-França siguió adelante durante su doctorado y su posdoctorado en la FCFRP-USP.

“Esta estrategia se emplea bastante en la industria farmacéutica. Parte de la insulina que se produce actualmente, por ejemplo, se basa en levaduras que producen esa proteína humana”, afirma Boldrini-França, quien actualmente realiza un posdoctorado en la Universidad de Vila Velha (UVV), en el estado brasileño de Espírito Santo. 

Aparte de no depender de la extracción del veneno de las serpientes, las ventajas incluyen la facilidad de manipuleo del microrganismo en laboratorio, su bajo costo y su producción a escala, que puede realizarse en biorreactores.

Cáncer

Durante su pasantía posdoctoral en la Universidad Católica de Leuven, bajo la supervisión del profesor Jan Tytgat, Boldrini-França resolvió testear la proteína recombinante –tal como se la denomina a la versión que la levadura produce– en estructuras existentes en diversos tipos de tumores. 

“Era algo improbable que saliera bien, toda vez que se considera que la collineína-1 es una proteína grande, y solíamos testear moléculas menores en los denominados canales iónicos, que son los blancos de algunos medicamentos contra el cáncer”, informa Arantes.

Para sorpresa del grupo, la proteína recombinante actuó sobre un determinado tipo de canal para potasio presente en un linaje de tumor de mama, reduciendo su viabilidad sin afectar a otros tejidos sanos. Este trabajo salió publicado el año pasado en la revista Scientific Reports. 

Pero cuando se empleó la versión peguilada de la molécula no hubo actividad anticancerígena. “La propiedad antitumoral no depende de la actividad enzimática de la molécula, sino únicamente del tamaño de la misma, que bloquea el canal para el potasio. No obstante, con la peguilación, quedó demasiado grande y no se encastró en ese blanco”, dice Boldrini-França.

“En muchos casos, la peguilación puede transportar una molécula desde el banco del laboratorio hasta la industria. Y esto es lo que pretendemos hacer ahora”, culmina Lopes Pinheiro-Junior.

Este trabajo integra otros dos proyectos apoyados por la FAPESP (2011/23236-4, 2015/17286-0, a los que se sumaron los aportes de una beca doctoral y una de posdoctorado. 

Puede leerse el artículo intitulado Towards toxin PEGylation: The example of rCollinein-1, a snake venom thrombin-like enzyme, as a PEGylated biopharmaceutical prototype en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813021019164.