El potencial farmacológico de los productos naturales

Una científica brasileña que encabeza un laboratorio en Estados Unidos explica de qué manera la biosíntesis de compuestos naturales innova en el descubrimiento y en la fabricación de fármacos

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Casi mitad y mitad: así se dividen los medicamentos con relación a las fuentes de sus principios activos. Del total disponible en el mercado, el 49,6% corresponde a los compuestos sintéticos, generalmente fabricados a base de petróleo, mientras que el 50,4% tiene su origen en productos naturales o derivados. La expresión “productos naturales o derivados”, utilizada aquí en sentido lato, se refiere a las moléculas producidas por plantas, hongos, bacterias y otros organismos, o a moléculas modificadas artificialmente partiendo de esas precursoras.

Alessandra Estáquio, docente de la University of Illinois at Chicago (UIC), aportó esta información durante el 2º Workshop Recent Advances in the Chemistry of Natural Products, un evento del programa BIOTA-FAPESP realizado en el auditorio de la Fundación el pasado día 9 de noviembre de 2017.

“Para el desarrollo de medicamentos, es importante recurrir a las dos opciones: al sintético y al natural. Ambos caminos tienen sus ventajas y sus desventajas. Las ventajas de los productos naturales residen en que la actividad biológica que manifiestan es el resultado de una evolución de millones de años. Otra ventaja consiste en que su producción constituye un proceso más sostenible”, dijo Eustáquio a Agência FAPESP. 

Tal como recordó en su presentación en el workshop otra participante, la profesora Sarah O’Connor, del John Innes Centre, de Norwich, en el Reino Unido, el uso medicinal de plantas se remonta al Período Paleolítico. La posibilidad de modificar la estructura química de las moléculas, de manera tal potencializar sus propiedades farmacodinámicas, hace que la investigación de productos naturales o derivados constituya hoy en día un campo sumamente prometedor.

La morfina (un analgésico), la eritromicina (un antibiótico), la ciclosporina (un inmunosupresor) y la artemisinina (un antipalúdico) son algunas sustancias cuyo uso está consolidado en la medicina.

“En algunos casos, la estructura hallada en la naturaleza se utiliza directamente como medicamento. Un ejemplo de ello es el paclitaxel, un fármaco extraído de la corteza del tejo del Pacífico (Taxus brevifolia), empleado en el tratamiento contra el cáncer. Pero la mayoría de los compuestos naturales requiere de alguna modificación para poder funcionar como medicamento. A algunos de éstos es necesario estabilizarlos, porque se degradan muy rápidamente. Otros requieren alteraciones que favorezcan su absorción y su distribución en el organismo humano. Y el efecto de otros debe potenciarse. Y así sucesivamente”, dijo Eustáquio.

Incluso en el caso del paclitaxel, para obtenerse 1 kilo del producto se necesitan tres mil árboles en promedio. De allí la necesidad de recurrir a la semisíntesis o al cultivo de células vegetales para poder producir el medicamento a escala comercial.

“Existen varias formas de intervención posibles. Una de ellas es la semisíntesis, que consiste en aislar la molécula de interés y modificarla parcialmente mediante procesos químicos. Otra forma es reproducir la estructura completa mediante la síntesis. Y una tercera manera, más reciente, consiste en modificar los productores de los compuestos por medio de ingeniería genética. En algunos casos, la ingeniería genética implica transferir los genes responsables del compuesto de un organismo a otro: de una planta a una bacteria o a una levadura, por ejemplo. La ventaja en este caso reside en que las bacterias o las levaduras son más fáciles de cultivar y crecen más rápido que las plantas. Un grupo de Estados Unidos, encabezado por Jay Keasling, de la University of California, en Berkeley, logró transferir los genes precursores de la artemisinina a levaduras, por ejemplo”, dijo Eustáquio.

El grupo que lidera la investigadora en la UIC trabaja con bacterias, y en su horizonte se encuentra el desarrollo de compuestos antibióticos o anticancerígenos.

“Nuestro objetivo principal consiste en entender de qué manera las bacterias sintetizan las moléculas que pueden utilizarse como antibióticos, y cuáles son los genes implicados en el proceso. Con este conocimiento, es posible hacer que las bacterias produzcan los compuestos en mayor cantidad, o modificar las moléculas para que se conviertan en fármacos más eficaces. Es una investigación básica, pero con una aplicación en la mira”, dijo la investigadora.

“Con el boom de secuenciaciones de genomas microbianos, quedó claro que el potencial biosintético de los microorganismos es mucho mayor de lo que se suponía. Una bacteria típica, a la cual se le atribuyen unos pocos compuestos, puede producir más de 30 de éstos partiendo de su estructura genómica. Sucede que la mayoría de los genes responsables de la biosíntesis quedan silenciados o no se expresan bien en condiciones de crecimiento en laboratorio. Al saber cuáles genes son esos y cuál es su potencial, se torna posible activar esos genes y obtener los compuestos correspondientes”, dijo Eustáquio.

Según la investigadora, la capacidad de prever el potencial biosintético de los microorganismos con base en las secuenciaciones de sus genomas (“de genes a moléculas”) y de qué genes deben codificar para hacer la biosíntesis de un producto natural específico (“de moléculas a genes”) tiene potencial como para promover una gran innovación en la fabricación de fármacos.

En declaraciones referentes al workshop para Agência FAPESP, Roberto Berlinck, profesor titular del Instituto de Química de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IQSC-USP), destacó que el evento trajo a científicos de Estados Unidos y del Reino Unido a Brasil.

“Son investigadores que toman parte en estudios situados en la frontera del conocimiento, sobre el metabolismo de las plantas y los microorganismos, con el objetivo de entender de qué manera están formadas las moléculas de interés y cómo se puede hacer uso de las mismas con el objetivo de mejorar la calidad de vida, ya que esos compuestos se utilizan para desarrollar medicamentos, tanto para humanos como para animales, y también para el control biológico en la agricultura, en reemplazo de herbicidas, pesticidas y otros”, dijo.