Jessica Irvin, un asistente de investigación de pregrado de Galloway, New Jersey, muele una planta como preparación para crear un extracto de planta que se utilizará en la investigación. Crédito:Universidad de Alabama en Tuscaloosa
Los investigadores están utilizando células parecidas a zombies que se comportan normalmente en el exterior, pero están llenos de partículas magnéticas en su interior, para detectar posibles fármacos de productos naturales.
Descubierto en la Universidad de Alabama, el método podría acelerar una laboriosa tarea que ralentiza el descubrimiento de fármacos, según los hallazgos de un artículo publicado en la revista Nanoescala .
El método utiliza nanopartículas magnéticas recubiertas con una membrana celular biológica como señuelo para extraer compuestos farmacológicamente activos de plantas y otros organismos naturales como los hongos. Rápidamente clasifica cientos, posiblemente miles, de compuestos que se encuentran en un producto natural en unos pocos días, un proceso que puede llevar semanas o meses si se utilizan métodos de detección tradicionales.
El trabajo se realizó en los laboratorios del Dr. Lukasz M. Ciesla, Profesor asistente de ciencias biológicas de la UA, y el Dr. Yuping Bao, Profesor asociado de ingeniería química y biológica de la UA. La autora principal es la Dra. Jennifer Sherwood, ex investigadora del laboratorio de Bao que obtuvo su doctorado en la UA en 2018.
"Esto resuelve uno de los principales problemas y obstáculos en el descubrimiento de fármacos a partir de productos naturales, ", Dijo Ciesla." Acelera drásticamente el proceso de identificación de nuevas pistas de fármacos ".
Aproximadamente el 70 por ciento de los medicamentos aprobados por la Administración de Drogas y Alimentos federal se identificaron por primera vez en la naturaleza, pero extraer posibles compuestos químicos de la abundancia de plantas requiere mucho tiempo.
La investigación farmacéutica se ha centrado principalmente en bibliotecas de compuestos químicos sintetizados sintonizados para un propósito específico. Sin embargo, la naturaleza es más diversa en los compuestos que crea, y las plantas producen compuestos diseñados para una respuesta biológica. Las mismas vías que utiliza una sustancia química para protegerse de un insecto, por ejemplo, puede interactuar con los humanos.
"Las plantas producen sustancias químicas con estructuras que no podemos imaginar, "Dijo Ciesla.
El Dr. Lukasz Ciesla examina un extracto de planta en su laboratorio en el campus de la UA. Crédito:Universidad de Alabama en Tuscaloosa
Muestras naturales, aunque, son complejas. Un extracto de una planta produce decenas de compuestos químicos, y encontrar uno que muestre promesas farmacológicas se logra aislándolos y examinándolos individualmente.
El nuevo método utiliza disolventes iónicos para extraer las entrañas de una célula y envolver el caparazón de la célula alrededor de nanopartículas de óxido de hierro. Se insertan en un extracto vegetal.
La encapsulación de las perlas magnéticas de óxido de hierro con una membrana celular mantiene la función de las proteínas transmembrana que actúan como receptores de compuestos activos. que se unen a las nanopartículas recubiertas.
Como un zombi moviéndose a pesar de estar muerto la célula ya no es una célula humana activa, sin embargo, su membrana sigue funcionando. Esta ventaja lo diferencia de los métodos computacionales que simulan la interacción química en uno, estado estático, Dijo Ciesla.
"Tenemos al receptor en su entorno natural comportándose de la forma en que se comporta normalmente en una célula, " él dijo.
Si hay un compuesto en el extracto natural que puede interactuar con el receptor, se pegarán a la superficie de las nanopartículas. Se puede utilizar un imán para separar las nanopartículas del extracto, y los disolventes pueden desprenderlos, produciendo los posibles compuestos farmacológicamente activos.
El equipo de UA usó membranas celulares con receptores nicotínicos como recubrimiento, pero cualquier receptor transmembrana podría usarse como una forma de buscar compuestos, Dijo Ciesla.
"Lo bueno de este proyecto es que no tiene límites, "Dijo Bao." Todo lo que necesitas hacer es cambiar el tipo de celda, y puede encontrar un tipo diferente de candidato a fármaco ".
Ciesla enfatiza que este método es solo un primer paso en el largo proceso de creación de medicamentos para tratar una enfermedad, pero se muestra prometedor para ayudar a encontrar usos medicinales de productos naturales.
