Los investigadores de RIKEN han desarrollado un método prometedor para administrar un fármaco a las células cancerosas sin afectar los tejidos circundantes. que implica una combinación inteligente de una metaloenzima artificial que protege un catalizador metálico, y una cadena de azúcar que guía la metaloenzima hacia las células deseadas.
En el campo de la química orgánica sintética, Se han desarrollado muchos catalizadores metálicos con la capacidad de sintetizar moléculas como fármacos y materiales funcionales. Recientemente, Los investigadores han comenzado a centrarse en las reacciones químicas en los cuerpos vivos catalizadas por metales de transición, elementos pertenecientes a los grupos del tres al 11 de la tabla periódica. Sin embargo, han tenido dificultades:los catalizadores de metales de transición se apagan fácilmente, lo que significa que son inactivados por sustancias como los antioxidantes, por lo que ha sido difícil lograr que realicen reacciones químicas en organismos reales.
El equipo de investigación internacional que incluye al científico jefe Katsunori Tanaka del RIKEN Cluster for Pioneering Research y el programa RIKEN Baton Zone y el investigador postdoctoral especial Kenward Vong desarrolló una metaloenzima artificial que contiene un ión metálico y es capaz de evitar que el ión se apague. haciendo posible que la reacción química tenga lugar in vivo. El ion metálico en este caso fue rutenio, que cataliza un "profármaco" en umbeliprenina, un compuesto derivado de plantas que se sabe que tiene actividad anticancerígena. Más lejos, colocando una "etiqueta de entrega" de azúcar en la superficie de la metaloenzima artificial, pudieron dirigirlo específicamente a las células cancerosas donde se necesitaba el medicamento.
Para realizar el trabajo, el grupo trabajó con una proteína llamada albúmina de suero humano, que es abundante en el cuerpo humano. Los investigadores introdujeron un catalizador de rutenio en el "bolsillo" hidrofóbico dentro de la proteína. Descubrieron que in vitro, el rutenio pudo realizar reacciones químicas. "Nos sorprendió gratamente que nuestra metaloenzima recién desarrollada funcionara bien en presencia de glutatión, un antioxidante que abunda en las células reales y puede inactivar el rutenio. Esto nos dijo que el catalizador de rutenio está bien protegido de componentes hidrofílicos como el glutatión en el bolsillo hidrofóbico de la molécula de albúmina. mientras que los compuestos hidrófobos pueden entrar en contacto con el catalizador dentro del bolsillo y sufrir catálisis, "dice Tanaka, quien lideró el grupo.
Después de determinar que la catálisis funcionaría, los investigadores modificaron la superficie de la albúmina, uniendo cadenas de azúcar que permitieron su transporte a células específicas de interés. Las células diana son reconocidas por el patrón de cadenas de azúcar. Haciendo esto, entregaron con éxito el catalizador a las células cancerosas, y lo usó para producir umbeliprenina, que determinaron que en realidad tenía efectos citotóxicos sobre las células cancerosas.
"Confirmamos que el método que desarrollamos se puede aplicar a reacciones catalizadas por metales utilizando otros catalizadores como el oro, y la metaloenzima artificial podría usarse generalmente in vivo, "agrega Tanaka." Si la catálisis de metales de transición se puede realizar en órganos específicos o células enfermas en el cuerpo, nos permitirá sintetizar drogas de forma rápida y estable allí, minimizando los efectos secundarios. Nuestros hallazgos podrían convertirse en claves en la lucha contra este tipo de enfermedades. Es más, podemos considerar el uso de otros compuestos naturales, que muestran una fuerte actividad anticancerígena pero no se han utilizado hasta ahora. Hemos abierto la puerta a una nueva era en la que podemos sintetizar y activar compuestos químicos naturales en organismos reales ".
El estudio se informa en Catálisis de la naturaleza .
