Investigadores en Brasil han preparado formas modificadas de los alcaloides producidos por Uncaria guianensis , una enredadera leñosa nativa de la selva amazónica.

U. guianensis es una planta medicinal conocida comúnmente como uña de gato. Las versiones naturales de los alcaloides se utilizan ampliamente para combatir los tumores y la inflamación. y pueden ayudar a modular el sistema inmunológico. Los científicos buscaron diseñar productos químicos terapéuticamente más potentes.

El estudio fue apoyado por la Fundación de Investigación de São Paulo — FAPESP y realizado por investigadores afiliados a la Universidad de Ribeirão Preto (UNAERP) y la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), ambos en el estado de São Paulo. Los resultados se publican en Informes científicos .

Alcaloides, que son compuestos orgánicos producidos por plantas o microorganismos, se han utilizado durante mucho tiempo en medicina. Un ejemplo es la morfina, que se extrae de la adormidera ( Papaver somniferum ).

Estudios recientes han demostrado que modificaciones menores en la estructura química de ciertos alcaloides pueden mejorar sus efectos terapéuticos. Fluorovinblastina, por ejemplo, resulta de la adición de flúor a la estructura química de la vinblastina, un alcaloide natural producido por el bígaro rosado ( Catharanthus roseus ).

Investigadores estadounidenses han demostrado que la actividad antitumoral de la fluorovinblastina es 30 veces más potente que la del compuesto natural.

"Cuando comparamos la estructura de la vinblastina y de los alcaloides de U. guianensis , encontramos vías biosintéticas muy similares. Por tanto, una de las modificaciones que hicimos fue similar:sustituimos un átomo de flúor por un hidrógeno en el anillo aromático [una pequeña parte de la estructura de la molécula], "dijo Adriana Aparecida Lopes, profesor de la Unidad de Biotecnología de la UNAERP y primer autor del artículo.

El resultado de esta pequeña modificación fue un nuevo alcaloide llamado 6-fluoro-isomitrafilina, que tiene tres hidrógenos aromáticos y un flúor en lugar de los cuatro hidrógenos aromáticos del alcaloide natural. Los investigadores también produjeron un análogo llamado 7-metil-isomitrafilina sustituyendo un grupo metilo por un hidrógeno aromático.

La investigación fue apoyada por la FAPESP a través de una Beca para Jóvenes Investigadores y una beca de investigación regular del programa São Paulo Investigadores en Colaboración Internacional.

Un proyecto que continúa la investigación acaba de ser seleccionado en una convocatoria de propuestas emitida conjuntamente por la FAPESP; el Consejo Nacional de Organismos Estatales de Financiamiento (CONFAP); el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq, una agencia del gobierno brasileño); y el Consejo Europeo de Investigación (ERC).

El nuevo proyecto se llevará a cabo en colaboración con Sarah O; Connor, Director del Instituto Max Planck de Ecología Química en Alemania.

Plantas de laboratorio

Se hicieron modificaciones a los alcaloides usando U. guianensis propias vías metabólicas. Las plántulas (plantas jóvenes) de no más de 15 cm de altura se cultivaron en el laboratorio y se alimentaron con agua y nutrientes. A este medio líquido se le añadieron precursores de los alcaloides naturales con pequeñas modificaciones en sus estructuras.

"Este protocolo se llama biosíntesis dirigida por precursores, "Lopes explicó." La síntesis la realiza la planta. Le proporciono un intermedio clave análogo [precursor], que se captura e inserta en su ruta metabólica, formando un nuevo alcaloide. Esto es 'química verde, "totalmente libre de disolventes o reactivos, y utiliza un sistema de plántulas in vitro ".

Las plantas se cultivaron durante 30 días y luego se extrajeron. Los extractos fueron sometidos a diferentes tipos de cromatografía líquida y espectrometría de masas para identificar las sustancias presentes en el extracto en base a sus correspondientes iones. Siguiendo esta caracterización, Se utilizaron procesos químicos (cromatográficos) para aislar los análogos de alcaloides.

Los dos nuevos análogos de alcaloides modificados con flúor y grupos metilo se analizaron mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) para confirmar su estructura química.

Usando este método, se obtuvieron aproximadamente de uno a dos miligramos de los nuevos alcaloides. Los próximos pasos implicarán aumentar la producción. Para hacerlo será necesario silenciar la producción de los alcaloides naturales por parte de la planta, ya que los investigadores quieren que la planta produzca solo la versión fluorada en su laboratorio.

"Tendremos que silenciar la enzima TDC, que está presente en el metabolismo de la planta y convierte el aminoácido triptófano en triptamina. La planta dejará de producir triptamina natural y producirá solo la versión modificada, "Dijo Lopes.

El equipo espera la eficacia terapéutica de los nuevos compuestos obtenidos de U. guianensis utilizando la biosíntesis dirigida por precursores para ser más potentes que los producidos naturalmente por la planta.