El veneno imita una hormona humana que regula el azúcar en sangre
Los científicos están encontrando pistas sobre cómo tratar la diabetes y los trastornos hormonales en un lugar inesperado: una toxina de uno de los animales más venenosos del planeta.
Un equipo de investigación internacional dirigido por científicos de la Universidad de Utah ha identificado un componente dentro del veneno de un caracol cono marino depredador, el Conus geographus, que imita una hormona humana llamada somatostatina, que regula los niveles de azúcar en sangre y varias hormonas en el cuerpo.
Los efectos específicos y duraderos de esta toxina similar a una hormona, que ayudan al caracol a cazar a su presa, también podrían ayudar a los científicos a diseñar mejores medicamentos para las personas con diabetes o trastornos hormonales, afecciones que pueden ser graves y, a veces, fatales.
Un modelo para mejorar los medicamentos
La somatostatina actúa como un pedal de freno para muchos procesos del cuerpo humano, evitando que los niveles de azúcar en sangre, de diversas hormonas y de muchas otras moléculas importantes aumenten hasta niveles peligrosamente altos.
Los investigadores descubrieron que la toxina del caracol cono, llamada consomatina, funciona de manera similar, pero la consomatina es más estable y específica que la hormona humana, lo que la convierte en un prometedor modelo para el diseño de fármacos.
Al medir cómo interactúa la consomatina con los objetivos de la somatostatina en células humanas en un disco, los investigadores descubrieron que la consomatina interactúa con una de las mismas proteínas que la somatostatina. Pero mientras que la somatostatina interactúa directamente con varias proteínas, la consomatina sólo interactúa con una. Esta focalización precisa significa que la toxina del caracol cono afecta los niveles hormonales y de azúcar en sangre, pero no los niveles de muchas otras moléculas.
Imagen: El caracol cono depredador, Conus geographus, utiliza miméticos de las hormonas peptídicas insulina y somatostatina (SS) para alterar la homeostasis de la glucosa en sus peces presa.
De hecho, la toxina del caracol cono está dirigida con mayor precisión que los medicamentos sintéticos más específicos diseñados para regular los niveles hormonales, como los medicamentos que regulan la hormona del crecimiento. Estos medicamentos son una importante terapia para las personas cuyos cuerpos producen en exceso hormonas de crecimiento. Los efectos de la consomatina sobre el azúcar en sangre podrían hacer que su uso terapéutico sea peligroso, pero al estudiar su estructura, los investigadores podrían comenzar a diseñar medicamentos para trastornos endocrinos que tengan menos efectos secundarios.
La consomatina es más específica que los medicamentos sintéticos de primera línea y también dura mucho más tiempo en el cuerpo que la hormona humana, gracias a la inclusión de un inusual aminoácido que dificulta su descomposición. Esta es una característica útil para los investigadores farmacéuticos que buscan formas de fabricar medicamentos que tengan beneficios duraderos.
Aprendiendo de los caracoles cono
Encontrar mejores medicamentos mediante el estudio de venenos mortales puede parecer poco intuitivo, pero Helena Safavi, profesora asociada de bioquímica en la Facultad de Medicina Spencer Fox Eccles de la Universidad de Utah y autora principal del estudio, explicó que la letalidad de las toxinas suele verse favorecida por la precisión con la que se apunta a moléculas específicas en el cuerpo de la víctima. Esa misma precisión puede resultar extraordinariamente útil en el tratamiento de enfermedades.
"Los animales venenosos tienen, a través de la evolución, componentes de veneno perfeccionados para alcanzar un objetivo particular en la presa y perturbarla", dijo Safavi. "Si se toma un componente individual de la mezcla de veneno y se observa cómo altera la fisiología normal, esa vía suele ser muy relevante en la enfermedad". Para los químicos medicinales, "es un poco un atajo".
Imagen: Ho Yan Yeung, a la izquierda, y Thomas Koch examinan una tanda de caracoles cono recién recolectados. Crédito de la imagen: Safavi Lab.
Entre los coautores de Safavi se encuentran profesores de la Escuela de Ciencias Biológicas de Utah, entre ellos Baldomero Olivera, el padre de la investigación del veneno del caracol cono, y Samuel Espino. La Universidad ha sido un foco de investigación sobre las propiedades farmacológicas del veneno desde que Olivera llegó a Utah en 1970 desde su natal Filipinas, trayendo consigo su interés por los caracoles cono.
La consomatina comparte un linaje evolutivo con la somatostatina, pero a lo largo de millones de años de evolución, el caracol cono convirtió su propia hormona en un arma.
Para las presas de los caracoles cono, los efectos letales de la consomatina dependen de su capacidad para evitar que aumenten los niveles de azúcar en sangre. Y lo que es más importante, la consomatina no actúa sola. El equipo de Safavi había descubierto anteriormente que el veneno del caracol cono contiene otra toxina que se parece a la insulina y que reduce el nivel de azúcar en sangre tan rápidamente que la presa del caracol cono deja de responder. Luego, la consomatina impide que se recuperen los niveles de azúcar en sangre.
"Creemos que el caracol cono desarrolló esta toxina altamente selectiva para trabajar junto con la toxina similar a la insulina para reducir la glucosa en sangre a un nivel realmente bajo", dijo Ho Yan Yeung, investigadora postdoctoral en bioquímica y primera autora del estudio.
El hecho de que varias partes del veneno del caracol cono tengan como objetivo la regulación del azúcar en sangre sugiere que el veneno podría incluir muchas otras moléculas que hacen cosas similares.
"Esto significa que en el veneno podría no haber solo insulina y toxinas similares a la somatostatina", dijo Yeung. "Podrían existir otras toxinas que también tengan propiedades reguladoras de la glucosa". Esas toxinas podrían utilizarse para diseñar mejores medicamentos contra la diabetes.
Imagen: Helena Safavi buceando para estudiar los caracoles cono. Crédito: Helena Safavi
Puede parecer sorprendente que un caracol sea capaz de superar a los mejores químicos humanos en el diseño de fármacos, pero Safavi cree que los caracoles cono tienen el tiempo evolutivo de su lado.
"Hemos estado intentando hacer química medicinal y desarrollar fármacos durante varios cientos de años, a veces mal", dijo. "Los caracoles cono han tenido mucho tiempo para hacerlo realmente bien".
O, como dijo Yeung: "Los caracoles cono son realmente buenos químicos".
Los resultados se publicaron el 20 de agosto en la revista Nature Communications: Fish-hunting cone snail disrupts prey’s glucose homeostasis with weaponized mimetics of somatostatin and insulin
