La batalla contra las enfermedades

Tres investigadores del Centro de Biología Molecular y Celular de Enfermedades de Indicasat detallan los estudios que realizan en la búsqueda de proteínas y compuestos con potencial para desarrollar nuevos fármacos, vacunas y terapias.

En Panamá, un grupo de científicos intenta secuenciar el genoma completo de Leishmania panamensis, el parásito causante de la leishmaniasis cutánea en el país, una enfermedad que produce lesiones o úlceras en la piel, y que es transmitida por la picadura de un diminuto insecto, conocido popularmente como “chitra”.

El equipo, encabezado por el Dr. Ricardo Lleonart, del Centro de Biología Molecular y Celular de Enfermedades (CBMCE) del Instituto de Investigaciones Científicas y Servicios de Alta Tecnología (Indicasat), comenzó este proyecto hace un año, aproximadamente.

La leishmaniasis cutánea afecta, sobre todo, a los habitantes de áreas rurales de Panamá oeste y Panamá este, Bocas del Toro y Coclé.

Los perezosos constituyen el principal reservorio del parásito en Panamá, pero ellos no contraen la infección, posiblemente, porque han coevolucionado, explica el Dr. Lleonart. “No es que el perezoso desarrolló una respuesta inmune, sino una tolerancia al parásito”, aclara.

A pesar de su nombre, el Leishmania panamensis no es exclusivo de Panamá, se encuentra también en Colombia, Venezuela y otros países, donde convive con otras especies de Leishmania; pero donde es el principal causante de la enfermedad cutánea es en Panamá.

Para tratar la leishmaniasis se usan compuestos de la familia de los antimoniales pentavalentes, que tienen fuertes efectos secundarios.

“Los pacientes requieren dosis muy altas y gran parte de las personas no los completa porque necesitan muchas inyecciones para poder cubrir la dosis”, dice Lleonart. Con una vacuna terapéutica, no requerirían un tratamiento tan tóxico y quizás solo se aplicaría 1 o 2 dosis.

“Hemos estado trabajando con herramientas moleculares para hacer estudios de epidemiología genética y biología molecular de este parásito, usando dos tipos de marcadores: AFLP y microsatélites, que son regiones repetitivas en el genoma. Ahora, la idea es usar la bioinformática para evaluar nuevos candidatos (proteínas) para crear posibles vacunas terapéuticas contra el parásito”, detalla Lleonart.

Con este trabajo, estarían cubriendo un nicho de investigación sobre una enfermedad considerada “desatendida” por la Organización Mundial de la Salud (OMS), y cuyo resultado podría allanar el camino hacia la producción de una vacuna que, al menos, pudiera ayudar a las personas ya enfermas, para que su sistema inmune reduzca el tiempo de curación de las lesiones.

En esta iniciativa participan dos estudiantes de doctorado y colaboran el Instituto Conmemorativo Gorgas de Estudios de la Salud, la Universidad de Panamá y una institución belga, aunque “la secuenciación del genoma se hace completamente aquí”, dice el investigador.

Los científicos deben hacer el ´ensamblaje´ de todas las hebras que constituyen cada cromososma y realizar una predicción y descripción de cada una de las estructuras de los genes del parásito.

“Cuando describimos el genoma, lo que hacemos es conocer cada uno de los genes que trabaja en él para producir determinadas proteínas. Herramientas como la bioinformática nos permiten identificar, a partir de secuencias de proteínas, cuáles de ellas podrían ser capaces de desarrollar una respuesta inmune efectiva contra el parásito”, explica Lleonart.

Mientras el parásito de la malaria tiene entre 5 mil y 6 mil genes, el genoma del parásito de leishmaniasis posee unos 10 mil genes y unas 32 o 33 megabases (millones de bases), con una organización muy complicada.

Normalmente, cuando se obtiene la secuencia del genoma de un parásito con algún grado de verificación, se publica en una base de datos internacional para que la comunidad científica la pueda usar en otros estudios.

Aunque en otros países se ha estudiado el genoma de otras especies de este parásito (como Leishmania brasiliensis y Leishmania mexicana) e, incluso, se han hecho ensayos clínicos de vacunas para atacar las variantes que utilizan al perro como un hospedero, el problema aún no está resuelto.

“El desarrollo de vacunas contra los parásitos es muy difícil, porque ellos han evolucionado para esconderse del sistema inmune de la persona y es más complejo lograr una buena respuesta”, menciona el Dr. Lleonart.

El proyecto, que ha sido financiado por Indicasat, podría tomar dos años más y será complementado con otro trabajo, en el que colaborará la Dra. Patricia Llanes para tratar de desarrollar un modelo animal para probar las proteínas que se identifiquen y que pudieran servir para una vacuna contra Leishmania panamensis.

OTRAS INVESTIGACIONES

La Dra. Carmenza Spadafora, coordinadora del CBMCE, participa en el programa ICBG Panamá con varios colaboradores, haciendo bioensayos con productos naturales extraídos de la biodiversidad nacional, en busca de actividad antiparasitaria y anticancerígena.

Además, en conjunto con el Dr. José Stoute (Penn State University, EU) explora nuevas formas de atacar la malaria, que es transmitida por parásitos del género Plasmodium inoculados en los humanos por hembras de mosquitos anófeles, y que se ha vuelto resistente a los tratamientos actuales.

Un enfoque apunta a identificar nuevos receptores en los glóbulos rojos humanos y sus ligandos en el parásito, al momento en que este invade los eritrocitos, con el fin de desarrollar una vacuna. Otra estrategia, que ha sido financiada por la fundación Bill & Melinda Gates, consiste en usar microondas para destruir el parásito en las células infectadas, sin hacerle daño al paciente.

ALZHEIMER E INFLAMACIÓN

La Dra. Llanes también se dedica a la búsqueda de compuestos naturales, para tratar procesos inflamatorios y el Alzheimer, una enfermedad neurodegenerativa responsable de alrededor del 80% de los casos de demencia.

“Estamos probando varios compuestos extraídos de corales. Hay uno con características antiinflamatorias bien marcadas, que nos ha dado muy buenos resultados. Publicaremos un artículo y veremos si en el futuro tiene relevancia in vivo”.

El estudio del Alzheimer recién comienza, y en él cola- boran el Dr. Lleonart y el Dr. Marcelino Gutiérrez, de Indicasat, y George Perry y Oleg Larionov, de la Universidad de Texas (EU).

La científica explica que, aunque se ha descrito que en pacientes con Alzheimer se forman depósitos de proteínas, llamados “placas de beta amiloide”, se ha mostrado en los últimos años que la respuesta inflamatoria tiene un papel importante en el desarrollo de la enfermedad.

“Las placas de beta amiloides están presentes también en pacientes envejecidos que no tienen ninguna demencia. Sin embargo, las características de inflamación o de células inflamatorias solo se encuentran en personas con Alzheimer”.

El equipo planea desarrollar una metodología para determinar si las placas de beta amiloide son reconocidas por un receptor en las células inmunes del cerebro (microglia) y, utilizando ratones, hacer un screening con compuestos de origen natural que puedan interferir con esa interacción para ver si así se puede detener el avance de la enfermedad.

DENGUE

Spadafora, Llanes y Lleonart trabajarán juntos en la búsqueda de nuevos antivirales en la biodiversidad panameña, que sean efectivos contra el dengue, para el cual actualmente hay una vacuna tetravalente [Sanofi Pasteur] en fase de pruebas.

El trío de investigadores aspira a encontrar moléculas naturales con actividad antiviral que pudieran administrarse en casos sospechosos de dengue. “En principio, probaremos los compuestos contra cepas de dengue in vitro, y después en modelos de ratón que tengan una expresión de dengue para ver si logran reducir la viremia”, resume Spadafora.

DESCIFRANDO UN CÓDIGO VALIOSO

GENOMA. Es el conjunto de genes de un individuo o especie, su secuencia y organización dentro de sus cromosomas. Esta información genética regula los mecanismos celulares de un organismo, como la síntesis de proteínas, su crecimiento, desarrollo y mantenimiento.

DECODIFICAR un genoma permite, potencialmente, crear vacunas o medicinas que interfieran en los mecanismos reguladores de los patógenos, como bacterias o parásitos, o en la forma en que estos interactúan con las células humanas en una infección.

>>> Iniciativas de biología sintética

Una nueva generación de investigadores de Indicasat trabaja en proyectos de biología sintética, una disciplina que implica sintetizar moléculas con el fin de diseñar sistemas biológicos artificiales que se puedan producir en masa para el beneficio humano, y que tiene aplicaciones ambientales, de salud, para crear nuevos materiales, etc.

En los dos últimos años, varios panameños compitieron con sus proyectos en el concurso iGem de biología sintética, en EU.

La Dra. Carmenza Spadafora, asesora de algunos de ellos, expresa que más allá del concurso iGem están pensando en “hacer biología sintética de país”, con miras a desarrollar productos industriales que tengan aplicaciones locales, como kits de biorremediación, para casos de derrames de hidrocarburos.

“Los chicos tienen la idea de usar enzimas y bacterias para transformar, poco a poco, el CO2 que se genera en ciertas industrias, en varios metabolitos intermedios hasta que al final se obtenga agua”.

Otras ideas incluyen desarrollar una molécula con características antimicrobiales, que podría emplearse en cremas, etc., y crear un detector de cianuro para el agua, que indique, mediante un cambio en el pH y en el color, si esta tiene trazas de cianuro. “Esto sería importante para la gente que vive cerca de áreas de minería donde puede haber contaminación”, dice Spadafora.

“Si hubiese tiempo, para este año el grupo que trata de hacer el detector de cianuro quiere hacer una bacteria que pueda degradarlo, porque no se trata solo de identificar un problema, sino de resolverlo”.

En octubre, los estudiantes planean ir a la competencia regional de biología sintética en Bogotá, Colombia.

TAMARA DEL MORAL

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