Purifican proteínas utilizadas como biosensores mediante un proceso alternativo

El resultado de una colaboración entre científicos Brasil y de Portugal permitirá la aplicación a escala industrial de un método sostenible de purificación de prótidos pegilados

Por Maria Fernanda Ziegler  |  Agência FAPESP – Investigadores del Departamento de Bioquímica y Tecnología Farmacéutica de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, en colaboración con el Departamento de Química de la Universidad de Aveiro, en Portugal, lograron desarrollar un método alternativo para la purificación de un tipo de medicamento biológico, las proteínas pegiladas.

Los resultados de este estudio, que contó con el apoyo de la FAPESP, aparecen publicados en el artículo estampado en la portada de la revista Green Chemistry.

En dicho artículo, el equipo de científicos describe un proceso innovador y sostenible de purificación de proteínas modificadas basado en sistemas acuosos bifásicos. En estas plataformas de purificación se utiliza agua como solvente, que exhibe una elevada compatibilidad con las proteínas a bajo costo, mediante un proceso de fácil escalonamiento.

La modificación de proteínas consiste en la pegilación química, o sea, la unión covalente de polietilenoglicol a la proteína. La pegilación es una de las principales técnicas que se emplean actualmente para la obtención de biofármacos, y sus versiones mejoradas, los biobetters. Entre los ejemplos de proteínas pegiladas se encuentran los biofármacos aplicados al tratamiento de enfermedades tales como la inmunodeficiencia combinada grave o la leucemia linfoide aguda.

En el artículo, el equipo de investigadores propone la pegilación de una proteína que puede utilizarse como biosensor. Este estudio apunta a mejorar la estabilidad de dicha proteína mediante la pegilación y a incrementar la eficacia de la misma para su aplicación como biosensor.

“La pegilación se ha convertido en un proceso sumamente importante en la industria farmacéutica que apunta a la mejora de los biofármacos; tan es así que ha aumentado mucho la cantidad de medicamentos biológicos de proteínas pegiladas. Pero existen desafíos en la pegilación, y la purificación es quizá el principal. Este proceso corresponde a alrededor del 80% del costo total del fármaco”, dijo Carlota Rangel Yagui, supervisora del estudio y una de las autoras del artículo.

Industrialmente, las proteínas pegiladas se purifican mediante el método de cromatografía. Pero este proceso tiene sus desventajas, tales como su elevado costo y que no permite el reciclado de las proteínas no pegiladas en un nuevo proceso de pegilación, lo cual lo tornaría más sostenible y más rentable.

“Logramos efectuar la purificación de las moléculas en tres etapas, en un proceso más sostenible y más económico que el cromatográfico. Los sistemas acuosos bifásicos, compuestos únicamente por agua y otras dos sustancias, tales como un polímero o una sal, ya se utilizan en la purificación de otras sustancias y se han mostrado altamente eficientes para las proteínas pegiladas”, dijo Rangel Yagui.

El citocromo c y su aplicación como biosensor

Este estudio se realizó en moléculas de citocromo c, una proteína capaz de catalizar procesos oxidativos y que puede emplearse como dispositivo analítico que detecta alteraciones en muestras (biosensor). Pero los científicos esperan que el proceso alternativo de purificación pueda adaptarse a otras proteínas pegiladas.

“Los biosensores son moléculas de interés industrial, no sólo para la industria farmacéutica sino también para la de alimentos y para la agroindustria”, dijo Rangel Yagui.

En este trabajo, a las proteínas purificadas mediante sistemas acuosos bifásicos se las fraccionó en distintas formas de citocromos c pegilados y también se las separó de las proteínas que no reaccionaron.

“Logramos pegilar el citocromo c con cuatro moléculas de PEG y también con ocho. En ningún trabajo se lograba separar simultáneamente formas específicas pegiladas y efectuar el reciclado de la proteína nativa en un nuevo proceso de pegilación”, dijo João Santos, alumno de doble doctorado en la USP y en la Universidad de Aveiro y primer autor del artículo.

El descubrimiento de una alternativa sostenible para la purificación de proteínas pegiladas generó otros frentes de trabajo del grupo de investigadores: el aumento de escala de la técnica alternativa y el uso del citocromo c pegilado como biosensor en ensayos de electroquímica.

“En nuestro artículo propusimos el citocromo c como biosensor y ahora pretendemos estudiar si éste logra alcanzar una vida útil mayor con la pegilación”, dijo Rangel Yagui. Los biosensores enzimáticos suelen tener una duración limitada a causa de la desnaturalización ocasionada por la variación de temperatura y del pH y por la exposición al material de los electrodos utilizados.

Santos ha concluido el estudio de escalonamiento industrial de la purificación del citocromo c pegilado mediante sistemas acuosos bifásicos utilizando la técnica de CPC (cromatografía de partición centrífuga), y los resultados de este trabajo saldrán publicados en un artículo este mismo año.

Puede leerse el artículo intitulado Multistep purification of cytochrome c PEGylated forms using polymer-based aqueous biphasic systems (doi: 10.1111/1462-2920.14085), de João H. P. M. Santos, Gustavo Carretero, João A. P. Coutinho, Carlota O. Rangel-Yagui y Sónia P. M. Ventura, en Green Chemistry, en el siguiente enlace: pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/gc/c7gc02600e#!divAbstract.