Archivo - Científica trabajando en un laboratorio. - VIKTORCVETKOVIC/ISTOCK - Archivo
MADRID, 6 Nov. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard, el Hospital Infantil de Boston y la Facultad de Medicina de Harvard (HMS), todas en Estados Unidos, han desarrollado FIND, una plataforma de descubrimiento de fármacos que busca en grandes bibliotecas moléculas que modulan las interacciones de unión entre dos proteínas.
FIND utiliza nanointerruptores de ADN para seleccionar fármacos candidatos en función de sus efectos sobre estas interacciones proteína-proteína, en lugar de simplemente si se unen a una única proteína diana, lo que le confiere una ventaja clave sobre las pruebas de selección convencionales basadas en la unión.
En un estudio publicado en 'Science', los investigadores utilizaron FIND para descubrir tanto moléculas pequeñas como nanobodies, pequeñas proteínas similares a anticuerpos, que promovían interacciones proteína-proteína específicas relevantes para diferentes trastornos.
Las proteínas suelen funcionar uniéndose a otras proteínas, y las alteraciones en estas interacciones pueden contribuir al desarrollo de enfermedades. Algunos de los fármacos más eficaces también actúan sobre estas interacciones proteicas. Por ejemplo, el medicamento para la diabetes Ozempic imita la hormona natural GLP-1 y activa su receptor, lo que ayuda a regular el azúcar en sangre y a reducir el apetito; y el salbutamol inhalado activa los receptores beta-2 adrenérgicos en las células musculares de las vías respiratorias, lo que desencadena señales a través de las proteínas G asociadas que relajan estos músculos y abren las vías respiratorias.
Muchos métodos convencionales de cribado de fármacos prueban compuestos individualmente en placas de múltiples pocillos, con instrumentos que miden los cambios en proteínas o células purificadas. Los cribados combinados de bibliotecas de compuestos codificados pueden analizar colecciones mucho más grandes, pero la mayoría de los métodos convencionales solo identifican moléculas que se unen a una diana.
"Nuestra idea era basar cada experimento en una sola molécula de ADN, de modo que se pudieran realizar muchos experimentos en paralelo en un mismo tubo", explica el autor principal, Wesley Wong miembro asociado del Instituto Wyss, profesor asociado de la Facultad de Medicina de Harvard e investigador del Hospital Infantil de Boston . "Esto nos proporciona un método de alto rendimiento para buscar moléculas que modifiquen la forma en que las proteínas interactúan".
FIND, acrónimo de Functional Interaction-based Nanoswitch Discovery (Descubrimiento de Nanointerruptores Basados ??en Interacción Funcional), se basa en nanointerruptores de ADN, una tecnología que el grupo de Wong desarrolló inicialmente para mediciones de moléculas individuales y que posteriormente adaptó a un ensayo de gel en 2015. Wong, quien codirige la Iniciativa de Robótica Molecular del Instituto Wyss, y sus investigadores colaboradores impulsaron la tecnología para el descubrimiento de fármacos con otros científicos del Instituto Wyss. Su proyecto "Laboratorio en una Molécula" contó con el apoyo de Northpond Labs, la filial de investigación y desarrollo de Northpond Ventures, a través de su alianza estratégica con el Instituto Wyss.
Los nanointerruptores de ADN son dispositivos programables fabricados con largas cadenas de ADN. Alternan entre una forma lineal, en la que dos proteínas potenciales unidas permanecen sin unirse, y una forma en bucle, en la que las dos proteínas se unen y acercan dos puntos del ADN. Los compuestos que promueven esta interacción aumentan la proporción de nanointerruptores en bucle. El equipo separó estas formas mediante electroforesis en gel, un método de laboratorio estándar para distinguir fragmentos de ADN con diferentes tamaños y estructuras. Los nanointerruptores en bucle se desplazaron más lentamente a través del gel que los lineales, lo que permitió recolectarlos por separado. Para desarrollar FIND, el equipo unió una molécula candidata a fármaco a cada nanointerruptor mediante un conector flexible, junto con un código de barras de ácido nucleico que identificaba al candidato.
"Cada candidato permanece vinculado al resultado de su propio experimento", explican los investigadores. "De esta manera, podemos separar los nanointerruptores según su respuesta y secuenciar los códigos de barras para identificar las moléculas seleccionadas".
Como ejemplo, los investigadores aplicaron FIND al PPAR-gamma, una diana farmacológica para la diabetes que ayuda a regular la sensibilidad a la insulina y el almacenamiento de grasa. Mediante un proceso de cribado que comenzó con una biblioteca de moléculas pequeñas codificadas por ADN de 400 millones de miembros, identificaron compuestos que promovían la interacción del receptor con un fragmento de su proteína asociada, la CBP. Estos compuestos también aumentaron la acumulación de lípidos en células cultivadas, lo que concuerda con la activación del PPAR-gamma. De este modo, FIND pudo descubrir nuevos compuestos que modulan interacciones complejas entre proteínas, con potencial para ser desarrollados como medicamentos.
Los investigadores también utilizaron FIND para descubrir un nanocuerpo que modulaba la interacción entre la proteína de la espícula del SARS-CoV-2 y su receptor en células humanas, demostrando su utilidad para encontrar nuevas herramientas de investigación para el estudio de enfermedades. Además, el equipo validó su nuevo enfoque de descubrimiento de fármacos al recuperar un activador conocido del receptor adrenérgico beta-2 que se había añadido a una mezcla de controles con código de barras.
"Podemos buscar directamente moléculas que tengan el efecto que deseamos en una interacción proteína-proteína relacionada con una enfermedad" desarrollan los investigadores. "Las moléculas que encontremos podrían convertirse en puntos de partida para el desarrollo de nuevos medicamentos o en herramientas de investigación útiles para comprender las enfermedades".
Recientemente, la tecnología ha sido licenciada a una empresa emergente de reciente creación, cofundada por miembros del equipo de investigación.
