Uno de los desafíos de la farmacología moderna es la especificidad. A pesar de los efectos terapéuticos, las drogas a menudo pueden tener efectos secundarios. La base biológica de esto tiene que ver con las proteínas y los receptores a los que se dirige el fármaco y a los que se une. Muchos receptores diana están conectados a más de una vía bioquímica o, más comúnmente, el fármaco no es lo suficientemente específico como para unirse exclusivamente a un receptor en particular.

Una solución es desarrollar receptores diana artificiales que solo sean activados por ligandos que no se encuentran en ninguna parte de la célula. La idea es que cuando se "instala" en una celda, Estos pares artificiales de receptor y ligando sólo activarán una vía bioquímica, a veces una completamente nueva, sin interferir con las demás funciones de la célula.

El campo se ha centrado principalmente en los receptores celulares, y especialmente los ubicados en la membrana celular. Estos receptores tienen un enorme potencial biomédico y farmacológico, ya que traducen señales extracelulares en funciones intracelulares específicas. Pero debido a que a menudo se unen a múltiples proteínas intracelulares con interacciones que actualmente no se comprenden muy bien, Ha resultado difícil diseñar receptores sintéticos con funciones de señalización novedosas.

Ahora, científicos en el laboratorio de Patrick Barth en EPFL, El Instituto Ludwig para la Investigación del Cáncer de Lausana y la Facultad de Medicina Baylor en los EE. UU. han desarrollado un poderoso método computacional para modelar y diseñar con precisión pares de receptor-ligando ortogonales sintéticos que se unen y transmiten señales bioquímicas en la célula con alta selectividad.

El método integra varios aspectos de la biología computacional sintética (por ejemplo, modelado de homología de proteínas de membrana, ligando y acoplamiento de proteínas) con técnicas que pueden diseñar el acoplamiento de proteínas receptor-transmisor de membrana incluso si no hay información sobre la estructura de los diversos componentes o sus interacciones.

Los científicos probaron su método en el receptor de dopamina D2, que está muy involucrado en varias funciones del sistema nervioso central, como sentir, comportamiento, y movimiento. Además, el receptor D2 también está conectado a enfermedades como el Parkinson y el Alzheimer, lo que significa que los receptores de dopamina sintéticos con propiedades de señalización afinadas serían herramientas poderosas para estudiar mejor las vías de señalización bioquímica e incluso desarrollar terapias génicas contra enfermedades neurodegenerativas en el futuro.

El receptor sintético y su ligando se unen con alta eficiencia, y demostró ser capaz de activar las funciones previstas en la célula sin interferir con las demás, actividades naturales.

Finalmente, el receptor diseñado mostró motivos distintos en su secuencia de aminoácidos, que expande el "alfabeto" para reconocer receptores y sus ligandos.

"Este enfoque de diseño se puede utilizar para reprogramar funciones celulares en aplicaciones de ingeniería celular, "dice Patrick Barth." Por ejemplo, uno podría imaginarse el diseño de biosensores sintéticos que redireccionen las señales inmuno-inhibidoras de los microambientes tumorales hacia funciones celulares proliferativas y activadoras. Es probable que el aprovechamiento de las células inmunitarias diseñadas, como las células T receptoras de antígenos quiméricos, con tales biosensores mejore sus funciones antitumorales y conduzca al control del cáncer ".