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Los anticuerpos plásticos combaten las toxinas
Por primera vez, los investigadores han demostrado que una molécula no biológica llamada anticuerpo plástico puede funcionar como un anticuerpo natural. En pruebas con animales, las partículas de plástico se unen y neutralizan una toxina que se encuentra en las picaduras de abejas; la toxina y el anticuerpo luego se eliminan en el hígado, siguiendo el mismo camino que siguen los anticuerpos naturales. Los investigadores ahora están desarrollando anticuerpos plásticos para una gama más amplia de objetivos de enfermedades con la esperanza de ampliar la disponibilidad de terapias con anticuerpos, que actualmente son muy caras.
Objetivo tóxico: La toxina melitina, etiquetada de color púrpura en estas imágenes fluorescentes, se esparce por todo el cuerpo de un ratón no tratado, que se muestra en la parte inferior. Al ratón en la parte superior se le ha inyectado un anticuerpo artificial, también marcado con fluorescencia, que se une a la toxina y la lleva al hígado. La propagación de la toxina por todo el cuerpo del ratón tratado también es más limitada, por lo que en esta imagen aparece menos parte de su cuerpo de color púrpura.
Durante más de 20 años, los bioquímicos han intentado imitar la capacidad de los anticuerpos para concentrarse en sus objetivos, como parte de una estrategia para hacer terapias y diagnósticos más efectivos y económicos. Aunque los anticuerpos se producen hoy a escala industrial porque son muy importantes, el costo es muy, muy alto, dice Kenneth Shea , profesor de química en la Universidad de California, Irvine. Eso es porque los anticuerpos se cultivan en animales; son moléculas complejas que no pueden producirse en un tubo de ensayo, ni siquiera por bacterias. Y los anticuerpos, como otras proteínas, son muy frágiles. Incluso en refrigeración, duran solo unos meses. La pregunta que Shea y otros se han hecho durante 20 años, dice, es ¿sería posible diseñarlos a partir de materiales de partida abióticos y económicos? Tales anticuerpos plásticos podrían fabricarse a bajo costo y luego permanecer en el estante, en teoría, durante años.
En 2008, el grupo de Shea, en colaboración con investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio, demostró por primera vez que los anticuerpos plásticos fabricados mediante una técnica llamada impresión molecular podían unirse a un objetivo de forma tan fuerte y específica como los anticuerpos naturales. La impresión molecular implica sintetizar un polímero en presencia de una molécula diana. El polímero crece alrededor del objetivo, imprimiéndole la forma del objetivo. Es análogo a hacer un molde de yeso con la mano, dice Shea.
En cuanto a las propiedades de los anticuerpos naturales, el grupo de Shea adaptó el método para fabricar polímeros que se dirigen más específicamente a proteínas grandes en soluciones biológicas. Los anticuerpos y sus objetivos encajan como una llave en una cerradura o como una mano en un yeso. Pero también están ligados a sus objetivos por la química y atraídos por interacciones eléctricas. Los métodos de Shea implican observar las propiedades de la molécula objetivo y seleccionar materiales de partida que tengan afinidad por ese objetivo, en este caso la proteína melitina, la toxina en las picaduras de abejas. Al mismo tiempo, el método detecta materiales de partida que no son atraídos por otras proteínas sanguíneas más comunes. Y el grupo se encargó de hacer que el anticuerpo plástico fuera más pequeño que los polímeros impresos molecularmente anteriores, que eran demasiado grandes para ser reconocidos por el cuerpo.
El anticuerpo plástico de karité dirigido a la melitina funcionó bien en tubos de ensayo, pero aún existía cierto escepticismo sobre si funcionaría en el complejo entorno del cuerpo. Este mes en Revista de la Sociedad Química Estadounidense , los investigadores de la Universidad de California describen estudios prometedores en ratones. Los investigadores conectaron diferentes sondas de imágenes fluorescentes a la melitina y al anticuerpo plástico, las inyectaron en los ratones y observaron lo que sucedía en tiempo real. Debido a que las sondas eran de dos colores diferentes, los investigadores pudieron observar cómo el polímero alcanzaba su objetivo in vivo y cómo los dos se aclaraban en el hígado. En los ratones que solo recibieron la toxina y no el antídoto, los síntomas de los ratones fueron mucho peores y la toxina se distribuyó más ampliamente por todo el cuerpo.
Demuestran que estos materiales son biocompatibles y realmente actúan como anticuerpos; es algo sorprendente, dice Ken Shimizu , profesor de bioquímica en la Universidad de Carolina del Sur. Los investigadores habían sospechado que el cuerpo podría no reconocer las partículas de plástico como anticuerpos y, por lo tanto, serían ineficaces, o que podrían adherirse a otras partículas en la mezcla compleja que es el torrente sanguíneo.
Shea dice que varias empresas farmacéuticas se han puesto en contacto con él y están interesadas en ver cómo se desarrolla el trabajo. David Spivak , profesor de química en la Universidad Estatal de Louisiana, está de acuerdo en que el método es una estrategia general que funcionará una y otra vez. Estas partículas tienen enormes ventajas en términos de estabilidad y bajo costo, dice Spivak. Solo espero que este trabajo sea reproducible para muchos objetivos diferentes.
Los investigadores de California desarrollaron sus métodos de impresión utilizando melitina porque es relativamente económico y fácil de obtener, y es un buen representante de una clase de pequeñas toxinas proteicas, algunas de las cuales son mucho más mortales. Nuestros próximos pasos son buscar toxinas más graves, dice Shea.