Dr. Alejandro Islas Jácome
LA UAM DESARROLLA Y APLICA METODOLOGÍAS MULTIDISCIPLINARIAS PARA EL DISEÑO Y SÍNTESIS DE NUEVOS FÁRMACOS QUE FAVORECEN A LA POBLACIÓN Y AL MEDIO AMBIENTE.
La Universidad Autónoma Metropolitana es una de las pocas universidades donde se amalgaman diversas técnicas de investigación, y cuenta, además, con el capital humano especializado y una supercomputadora para hacer cálculos teóricos, experimentación in vitro y síntesis de muchos compuestos. Así lo señalaron los doctores Alejandro Islas Jácome y Leonardo Herrera Zúñiga, profesores investigadores del Departamento de Química de la UAM Iztapalapa.
El doctor en Ciencias Químicas, Alejandro Islas Jácome, explicó que en el grupo de síntesis orgánica y farmacoquímica, del Departamento de Química, se desarrollan tres herramientas novedosas. La primera son las reacciones de multicomponentes, donde en un mismo reactor se combinan al menos tres moléculas que fungen como reactivos para ensamblar moléculas complejas que eventualmente tienen actividad farmacológica. La segunda es la química click para sintetizar moléculas heterocíclicas con características híbridas, técnica cuyas reacciones permitieron que se galardonara con el premio Nobel de Química a tres investigadores, en el 2022.
La tercera herramienta desarrollada en la UAM-I con éxito es la de reacciones modulares con resultados alentadores a mediano y largo plazo. En ella se ensamblan por separado fragmentos moleculares con actividad biológica con fragmentos más complejos. Esto permite ahorrar recursos humanos, financieros y tiempo de síntesis química.
El doctor Islas detalló que los fármacos son moléculas que sirven para prevenir, tratar o incluso curar diversas enfermedades. Se clasifican en función de diferentes enfoques: pueden ser de origen natural, los cuales se aíslan de plantas, hongos o incluso de algunas bacterias capaces de producir moléculas bioactivas; de origen sintético, se preparan en laboratorio de química orgánica; o bien pueden ser semisintéticos, una mezcla de ambos: una parte de la molécula es de origen natural y la otra se ensambla en un laboratorio.
Para el doctor Leonardo Herrera Zúñiga, especialista en bioinformática, hay dos nuevos enfoques en la síntesis química. El primero es la síntesis donde se ensambla una molécula a partir de moléculas más pequeñas con actividad biológica ya conocida contra enfermedades. Construida químicamente, se estudia computacionalmente, luego se hacen pruebas in vitro y, al final, en sujetos vivos.
El otro enfoque es donde se hace primero un estudio computacional de las interacciones de la molécula con el blanco terapéutico, tomando en cuenta sus aspectos: toxicológico, de absorción, de distribución y metabolismo para después ser sintetizada.
Con este diseño de fármacos por computadora existen herramientas como el cribado virtual, que se realiza a partir de una base de datos o biblioteca de moléculas para abordar una enfermedad específica. También está el diseño racional con base en la estructura y función de las biomoléculas, donde se combina la biología estructural, con la bioinformática y la química computacional.
Herrera Zúñiga estableció que existe un desarrollo paralelo de terapias biológicas como los anticuerpos monoclonales y la terapia génica, donde se estudian las interacciones entre las proteínas y su papel preponderante para combatir enfermedades. Un ejemplo de esto es la química combinatoria, donde se pueden desarrollar péptidos antimicrobianos en conjunto con la informática y síntesis orgánica para hallar fármacos; la idea es utilizar el conocimiento previo para generar nuevas moléculas. El reposicionamiento de fármacos ha tenido un gran auge porque se retoma el conocimiento anterior sobre seguridad y eficacia de medicamentos existentes y se le ponen o quitan pequeños átomos sustituyentes mediante síntesis química para mejorarlos, fortalecer las moléculas y acelerar el desarrollo de nuevos tratamientos.
El especialista expuso que de manera integral se utilizan varias herramientas informáticas y computacionales en la UAM para el diseño de nuevos fármacos, desde el modelado molecular, la química cuántica, hasta la inteligencia artificial. En la UAM-I destaca el modelado molecular y las simulaciones por computadora que exploran en detalle la estructura tridimensional de moléculas biológicas para anticipar posibles interacciones con candidatos a fármacos y conocer la interacción a nivel molecular, lo cual es esencial para diseñar compuestos con propiedades terapéuticas específicas.
El docking molecular permite predecir cómo se unirá un fármaco candidato a su receptor biológico objetivo para evaluar la afinidad y la conformación de unión para optimizar la efectividad y selectividad del fármaco diseñado. El acoplamiento molecular permite entender dónde actúa el fármaco y la energía que tiene para pegarse y tener afinidad.
Otra metodología es el movimiento dinámico molecular para elucidar los mecanismos de adhesión del fármaco a la estructura; la dinámica molecular es como darle vida, es ver una película de lo que pasa en el proceso atómico para afinar su proceso.
Un elemento importante es la química computacional o cuántica, donde podemos ver las interacciones no enlazantes entre moléculas, es tener la interacción fina entre el ligando y la molécula, y restablecer ese diseño aún más preciso y eficaz, es el fundamento de la vida, el reconocimiento molecular.
Finalmente, otra herramienta es la inteligencia artificial (IA), que está tomando posición en todas las tecnologías y en todo el mundo. En la UAM-I la utilizamos para analizar grandes conjuntos de datos, desarrollar patrones y relaciones que nos permitan hacer un mejor diseño de fármacos, pues acelera los procesos.
El especialista consideró que una de las características del hacer ciencia en la UAM-I es la interacción. En otras universidades todo está especializado y los grupos de investigación se encuentran disgregados. En la UAM interactuamos quienes hacen síntesis orgánica con la parte computacional y en frente tenemos Ciencias Biológicas para hacer pruebas in vitro. La universidad ha optado por una política de puertas abiertas y desarrolla convenios con la iniciativa privada e instancias gubernamentales, por lo que hay intercambios de primera mano con especialistas para hacer una investigación rápida y expedita. (Continuará.)
