Investigadores de la Universidad de Toronto han desarrollado una nueva tecnología para crear moléculas que combatan enfermedades más duraderas que podrían conducir a fármacos con efectos más duraderos.

La versión en espejo de los medicamentos existentes duraría más en el cuerpo gracias a su capacidad para evitar la degradación de las enzimas en el estómago y el torrente sanguíneo. Para los pacientes, esto significaría inyecciones de medicamentos menos frecuentes y más medicamentos podrían estar disponibles en forma de píldoras.

Diseñar estos medicamentos ha sido complicado, sin embargo.

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por Philip Kim, profesor de informática y genética molecular en el Centro Donnelly de Investigación Celular y Biomolecular de la Universidad de Toronto, ha desarrollado una nueva tecnología para fabricar péptidos de imagen especular, que se unen y activan receptores en la superficie de las células. Crearon versiones en espejo de fármacos de gran éxito como el péptido 1 similar al glucógeno (GLP1) y la hormona paratiroidea (PTH). GLP1 se usa ampliamente para tratar la diabetes, y la PTH es un tratamiento para el hipoparatiroidismo, una condición en la que el cuerpo produce muy poca PTH y afecta la función muscular, y osteoporosis. Ambas contrapartes de imagen especular tuvieron efectos más prolongados en las células que los medicamentos existentes.

Los hallazgos se describen en la primera edición en línea del 29 de enero de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Los péptidos de imagen especular no son reconocidos ni degradados por las enzimas en el estómago o el torrente sanguíneo y, por lo tanto, tienen un efecto duradero, "dice Kim. La otra ventaja, él dijo, es que los péptidos de imagen especular también son pasados ​​por alto por el sistema inmunológico, que a menudo confunde los péptidos naturales con invasores extraños y, por lo tanto, limita la eficacia del fármaco.

Los péptidos están hechos de moléculas llamadas aminoácidos. Por razones que no se comprenden del todo y que se remontan al origen de la vida, casi todos los aminoácidos del mundo natural se presentan en una forma geométrica. Sus átomos están dispuestos de tal manera que hace que toda la molécula de aminoácidos parezca zurda, o "L" para abreviar. Como resultado, Los péptidos naturales también son zurdos. Debido a que los péptidos producidos por microbios, las plantas y los animales pueden ser dañinos, el cuerpo humano ha desarrollado formas eficientes de purgarlos.

Pero si inviertes la orientación geométrica de un péptido, haciéndolo una imagen especular, todavía puede unirse a los receptores correctos mientras se desliza desapercibido más allá de los mecanismos de defensa del cuerpo. Los péptidos de imagen especular se pueden fabricar en el laboratorio a partir de aminoácidos sintéticos para diestros, que también se conocen como "D" para dextrorrotary.

A diferencia de los péptidos L simples, que se puede convertir con bastante facilidad a una forma D, la mayoría de los péptidos biológicamente activos se retuercen en hélices, y hasta ahora no ha habido una buena manera de diseñar sus contrapartes de imagen especular a gran escala, dijo Kim.

Usando un enfoque puramente computacional, El equipo de Kim pudo superar este obstáculo. Comenzaron con la base de datos pública más grande que contiene información estructural para tres millones de péptidos helicoidales. Luego crearon un algoritmo para convertir estos péptidos en sus contrapartes D. Finalmente, el equipo buscó en esta nueva biblioteca virtual de péptidos de imagen especular los que mejor coincidían con GLP1 y PTH.

Una vez que encontraron la cerilla, los investigadores hicieron sintetizar los péptidos D y probaron su capacidad para activar sus receptores en la superficie de la célula. Descubrieron que tanto D-GLP1 como D-PTH provocaban respuestas celulares similares a sus contrapartes naturales, pero tenían un efecto más duradero.

"Ahora estamos investigando si la D-PTH podría administrarse por vía oral porque evita la degradación en el estómago", dice Kim. "Para los medicamentos que se administran con frecuencia, esto es de gran interés, ya que tomar una pastilla es mucho más fácil que recibir una inyección. Esto podría llevar a que se tomen en forma de píldoras muchos más fármacos peptídicos ".

En la actualidad, pacientes que toman GLP1, que fue descubierto en la Universidad de Texas por el profesor Daniel Drucker, del Departamento de Medicina, o PTH, debe inyectarse estos medicamentos a diario.

Kim está trabajando con la oficina de patentes de la U of T para proteger su tecnología mientras explora oportunidades para asociarse con la industria farmacéutica para comercializar la investigación. También está desarrollando versiones en espejo de péptidos que actúan contra los virus del dengue y el zika para que sean más duraderos en el torrente sanguíneo.

"Estamos probando nuestro enfoque en tantos péptidos interesantes como podamos, "Dijo Kim.