Fotografía: Polina Tankilevitch.

Durante el transcurso de los años, la humanidad se ha enfrentado a diversas enfermedades; algunas de ellas, muy difíciles de tratar. Para hacer frente a esto, un gran número de fármacos han sido desarrollados y muchos de ellos están basados en proteínas.

Las proteínas pueden reconocer el sitio en donde necesitan actuar y usarse para diversos padecimientos, desde procesos inflamatorios hasta diversos tipos de cánceres y trastornos autoinmunes. Sin embargo, una vez administradas, el cuerpo puede reconocerlas como extrañas e iniciar su destrucción y, si no es degradada, pasa poco tiempo antes de ser desechada a través de la orina. Este problema hace que se requieran dosis más frecuentes de un medicamento proteico y, por ende, el costo del tratamiento se eleva. Es por ello que se han buscado estrategias biotecnológicas para aumentar la efectividad de los fármacos basados en proteínas.

Una estrategia es añadir una molécula biocompatible a la estructura proteica, que puede ser un polímero, un ácido graso, azúcares o inclusive otra proteína. Dicha estrategia rindió frutos por primera vez en 1990, cuando la Agencia de Medicamentos y Alimentos de Estados Unidos (FDA) aprobó el primer fármaco basado en una proteína modificada: Adagen®, una proteína usada para tratar inmunodeficiencia, a la que se le añadieron moléculas de polietilenglicol (un polímero biocompatible). Desde entonces, alrededor de 50 fármacos basados en proteínas modificadas han sido aprobados.

¿Qué es lo que hacen las modificaciones?

La forma de actuar de estas modificaciones puede variar dependiendo de la molécula que se haya unido a la proteína; sin embargo, todas ellas tienen mecanismos en común. Al añadir una molécula (por ejemplo, polietilenglicol) a la proteína, su tamaño aumenta y esto hace que aumente el tiempo que dura en el torrente sanguíneo. Además, se genera un escudo que evita que la proteína sea degradada. Esto provoca que el fármaco dure más tiempo dentro del cuerpo.

En otros casos, cuando los fármacos proteicos se modifican con ácidos grasos u otras proteínas, se produce una interacción con componentes sanguíneos. Mediante estas interacciones, el fármaco puede unirse a la albúmina (un componente regular de la sangre) y permanecer en el cuerpo hasta por 19 días.

El principal objetivo de estas modificaciones es prolongar el tiempo de acción del fármaco dentro del cuerpo humano. Suena sencillo, pero tiene una gran implicación en la sociedad; por ejemplo, al durar más tiempo dentro del cuerpo, menores dosis son requeridas, esto implicaría menor gasto por tratamiento, lo que lo haría más accesible a la población.

Retos y estrategias para aumentar su efectividad

Dentro de la estructura de la proteína existe una región llamada sitio de reconocimiento o sitio activo, que es donde recibe la señal para efectuar su actividad terapéutica. Si el sitio activo es bloqueado por la molécula añadida en la modificación, la proteína perdería su poder y no serviría de mucho. Por lo tanto, la modificación debe hacerse en el lugar donde no afecte su sitio activo y así no comprometa su actividad biológica (figura 1).

Durante el proceso de modificación pueden formarse diversas especies de la proteína (aglomerados, proteína sin modificar o hipermodificadas) que no poseen la actividad biológica deseada. Por lo tanto, son necesarias estrategias de separación para obtener la proteína modificada pura. Es aquí donde los grupos con enfoque estratégico de Omics Traslacional y Bioingeniería y Medicina Regenerativa del Tecnológico de Monterrey han sumado esfuerzos para desarrollar procesos de separación y purificación de proteínas modificadas, particularmente de las proteínas PEGiladas (unión de polietilenglicol).

Además, estos dos grupos de investigación trabajan en la búsqueda de nuevas alternativas para mejorar aún más las propiedades terapéuticas de las proteínas. Entre ellas se encuentra el uso de nuevos polímeros biocompatibles y la adición de una “etiqueta” que le permita dirigirse específicamente al sitio del cuerpo donde se requiera.

Figura 1. Representación de la modificación de proteínas terapéuticas (Calef, 2020).

M. en C. Calef Sánchez-Trasviña / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Dra. Karla Mayolo-Deloisa / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey
Centro de Biotecnología-FEMSA, Monterrey, Nuevo León, México.

Dr. Marco Rito-Palomares / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud del Tecnológico de Monterrey.