El químico lo usan los corales blandos como defensa contra los depredadores
El fondo del océano está lleno de misterios, pero los científicos han descubierto recientemente uno de sus secretos mejor guardados. Durante 25 años, cazadores de fármacos han estado buscando la fuente de una sustancia química natural que se mostró prometedora en los estudios iniciales para el tratamiento del cáncer.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Utah Health informan que los corales blandos fáciles de encontrar (corales flexibles que se asemejan a las plantas submarinas) fabrican el elusivo compuesto.
Identificar la fuente permitió a los investigadores ir un paso más allá y encontrar el código de ADN del animal para sintetizar la sustancia química. Siguiendo esas instrucciones, pudieron llevar a cabo los primeros pasos para recrear en el laboratorio el compuesto químico de coral blando.
"Esta es la primera vez que hemos podido hacer esto con cualquier fármaco en la Tierra", dice Eric Schmidt, Ph.D., profesor de química médica en la Universidad de U Health. Dirigió el estudio con Paul Scesa, Ph.D., científico postdoctoral y primer autor, y Zhenjian Lin, Ph.D., profesor asistente de investigación.
El avance abre la posibilidad de producir el compuesto en las grandes cantidades necesarias para pruebas rigurosas y algún día podría resultar en una nueva herramienta para combatir el cáncer.
Un segundo grupo de investigación dirigido por Bradley Moore, Ph.D., del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, mostró de forma independiente que los corales producen moléculas relacionadas.
Un mundo de posibilidades
Los corales blandos tienen miles de compuestos similares a medicamentos que podrían funcionar como agentes antiinflamatorios, antibióticos y más. Pero obtener una cantidad suficiente de estos compuestos ha sido una importante barrera para convertirlos en medicamentos para uso clínico. Schmidt dice que estos otros compuestos también deberían ser accesibles ahora utilizando este nuevo enfoque.
Los corales no son los únicos animales que albergan potenciales terapias. La naturaleza está repleta de serpientes, arañas y otros animales conocidos por transportar sustancias químicas con propiedades curativas. Sin embargo, los compuestos de los corales blandos ofrecen claras ventajas para el desarrollo de fármacos, dice Schmidt.
A diferencia de las sustancias químicas venenosas que se inyectan en las presas, los corales usan sus sustancias químicas para protegerse de los depredadores que intentan comérselos. Dado que están hechos para comerse, los químicos del coral blando son fácilmente digeribles. Del mismo modo, los medicamentos derivados de este tipo de compuestos deberían poder administrarse en forma de píldoras con un vaso de agua, en lugar de inyectarse u otros medios más invasivos. "Estos compuestos son más difíciles de encontrar, pero son más fáciles de fabricar en el laboratorio y más fáciles de tomar como medicina", dice Schmidt.
Estas posibilidades habían estado fuera de su alcance durante décadas. Llegar a este punto requirió el conocimiento adecuado y un poco de suerte.
Cazando la fuente
Imagen: Paul Scesa, Ph.D., bucea en busca de corales blandos frente a la costa de Florida. Estudia el potencial de las sustancias químicas de los corales blandos como pistas de drogas. Crédito: Paul Scesa
Scesa encontró el compuesto largamente buscado en una especie común de coral blando que vive en la costa de Florida, a solo una milla del apartamento de su hermano. En la década de 1990, científicos marinos informaron que un raro coral cerca de Australia contenía una sustancia química, la eleuterobina, con propiedades anticancerígenas. El químico altera el citoesqueleto, un andamio clave en las células, y los corales blandos lo usan como defensa contra los depredadores. Pero los estudios de laboratorio mostraron que el compuesto también era un potente inhibidor del crecimiento de células cancerosas.
En las décadas posteriores, los científicos buscaron pero no pudieron encontrar la legendaria sustancia química del "santo grial" en las cantidades necesarias para el desarrollo de fármacos y no pudieron remediar el problema sin comprender cómo se fabricaba la sustancia química. El dogma decía que, al igual que otros tipos de vida marina, la sustancia química fue sintetizada por organismos simbióticos que vivían dentro de los animales.
"No tenía sentido", dice Scesa. "Sabíamos que los corales deben producir eleuterobina". Después de todo, razonaron él y Schmidt, algunas especies de corales blandos no tienen organismos simbióticos y, sin embargo, sus cuerpos contienen la misma clase de sustancias químicas.
Resolver el misterio parecía un trabajo hecho para Scesa. Cuando era un niño que crecía en Florida, el océano era su patio de recreo y pasaba incontables horas explorando sus profundidades y su vida salvaje. En la escuela de posgrado, desarrolló una inclinación por la química orgánica y combinó los dos intereses para comprender mejor la diversidad química de los mares.
Más tarde, se unió al laboratorio del científico de productos naturales Schmidt con la misión de rastrear la fuente principal de la droga. Scesa sospechó que las especies de coral que le eran familiares podrían tener la respuesta y trajo pequeñas muestras vivas de Florida a Utah, y comenzó la verdadera caza.
Decodificando la receta
El siguiente paso fue averiguar si el código genético del coral contenía instrucciones para hacer el compuesto. Los avances en la tecnología del ADN habían hecho posible recientemente reconstruir rápidamente el código de cualquier especie. La dificultad era que los científicos no sabían cómo deberían ser las instrucciones para hacer el producto químico. Imagínate buscar en un libro de cocina una determinada receta, solo que no sabes qué significa ninguna de las palabras dentro del libro.
"Es como ir a la oscuridad y buscar una respuesta donde no sabes la pregunta", comenta Schmidt.
Abordaron el problema encontrando regiones de ADN de coral que se parecían a las instrucciones genéticas para tipos similares de compuestos de otras especies. Después de programar las bacterias cultivadas en el laboratorio para seguir las instrucciones del ADN del coral específicas del coral blando, los microorganismos pudieron replicar los primeros pasos para hacer que el cáncer potencial fuera terapéutico.
Esto demostró que los corales blandos son la fuente de eleuterobina. También demostró que debería ser posible fabricar el compuesto en el laboratorio. Su trabajo ahora se centra en completar los pasos que faltan en la receta del compuesto y determinar la mejor manera de producir grandes cantidades del fármaco potencial.
"Mi esperanza es algún día entregárselos a un médico", dice Scesa. "Pienso en ello como ir desde el fondo del océano hasta el banco y la cama".
Ambos estudios se publican en la edición del 23 de mayo de Nature Chemical Biology: Ancient defensive terpene biosynthetic gene clusters in the soft corals
Imagen de cabecera: Los corales blandos producen miles de compuestos similares a medicamentos que podrían funcionar como agentes antiinflamatorios, antibióticos, terapias contra el cáncer y más. Crédito: Bailey Miller
