Cómo llegan los fármacos a la sangre
Este conocimiento facilita el desarrollo de fármacos que también pueden tomarse en forma de comprimidos
Las simulaciones por ordenador han ayudado a los investigadores a comprender en detalle cómo las sustancias farmacéuticamente activas atraviesan las membranas celulares. Estos hallazgos pueden utilizarse ahora para descubrir nuevos fármacos de forma más eficaz.
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Se necesitan nuevos fármacos. Por ejemplo, muchos de los antibióticos que venimos utilizando desde hace tiempo son cada vez menos eficaces. Los químicos y científicos farmacéuticos buscan frenéticamente nuevos principios activos, sobre todo los que pueden penetrar las membranas celulares, ya que son los únicos que los pacientes pueden tomar por vía oral en forma de comprimido o jarabe. Sólo estos principios activos atraviesan la pared intestinal en el intestino delgado y entran en el torrente sanguíneo para llegar a la zona afectada del organismo. En el caso de los principios activos que no pueden atravesar la membrana celular, los médicos no tienen más remedio que inyectarlos directamente en el torrente sanguíneo.
Grandes moléculas con potencial
Por eso, los investigadores intentan comprender qué moléculas pueden penetrar las membranas celulares y cómo lo hacen exactamente. Para una clase importante y prometedora de sustancias -los péptidos cíclicos-, los químicos de la ETH de Zúrich han descifrado ahora detalles adicionales del mecanismo correspondiente. "Cuanto más sepamos sobre este mecanismo y las propiedades que debe tener una molécula, antes y con mayor eficacia podrán tenerlo en cuenta los investigadores a la hora de desarrollar nuevos fármacos", afirma Sereina Riniker, profesora del Departamento de Química y Biociencias Aplicadas. Riniker dirigió el estudio, que acaba de publicarse en la revista Journal of Medicinal Chemistry.
Los péptidos cíclicos son moléculas en forma de anillo mucho más grandes que las pequeñas moléculas que componen la mayoría de los fármacos actuales. Sin embargo, en algunos campos de aplicación, los químicos y científicos farmacéuticos se están topando con los límites de las moléculas pequeñas, por lo que recurren a moléculas más grandes como los péptidos cíclicos. Esta clase de sustancias incluye muchas sustancias naturales farmacéuticamente activas, como la ciclosporina, un inmunosupresor que durante décadas se ha utilizado tras los trasplantes de órganos, y muchos antibióticos.
Sólo es posible con modelos informáticos
Gracias a la modelización informática y a la gran potencia de los superordenadores, Riniker y sus colegas pudieron dilucidar cómo los péptidos cíclicos similares a la ciclosporina atraviesan una membrana. "Sólo la modelización nos permite una visión tan detallada y de alta resolución, ya que no existen experimentos que nos permitan observar a una molécula individual cruzando una membrana", afirma Riniker.
Para entender el mecanismo, hay que saber cómo se estructuran los péptidos cíclicos: constan de una estructura anular central a la que se unen cadenas laterales. Las moléculas son flexibles y pueden cambiar dinámicamente su estructura para adaptarse a su entorno.
Danza a través de la membrana celular
Las simulaciones de Riniker revelan con detalle cómo penetra un péptido cíclico en la membrana: En primer lugar, la molécula se ancla a la superficie de la membrana, antes de penetrar perpendicularmente en ella. A continuación, cambia su forma tridimensional mientras la atraviesa, girando una vez sobre su eje longitudinal antes de alcanzar el otro lado de la membrana, por donde vuelve a salir.
Estos cambios de forma tienen que ver con los distintos entornos que experimenta la molécula al atravesar la membrana: El cuerpo está formado en gran parte por agua. Tanto dentro como fuera de las células, las moléculas bioquímicas se encuentran principalmente en solución acuosa. Las membranas celulares, en cambio, están formadas por ácidos grasos, por lo que en su interior prevalecen unas condiciones que repelen el agua. "Para poder atravesar la membrana, el péptido cíclico cambia su forma tridimensional para convertirse brevemente en lo más hidrófobo posible", explica Riniker.
Cambio de las cadenas laterales moleculares
Para el presente estudio, los investigadores estudiaron ocho péptidos cíclicos diferentes. Se trata de péptidos modelo sin efectos medicinales: los científicos del gigante farmacéutico Novartis los desarrollaron para la investigación básica, razón por la cual Riniker también colaboró con investigadores de Novartis en este estudio.
Los nuevos hallazgos pueden servir ahora para descubrir péptidos cíclicos como nuevos candidatos a fármacos. Sin embargo, Riniker señala una cierta disyuntiva: hay cadenas laterales que proporcionan las condiciones ideales para que los péptidos cíclicos se anclen a la superficie de la membrana, pero que dificultan que los péptidos atraviesen la membrana. Este nuevo conocimiento ayuda a los investigadores a pensar con antelación qué cadenas laterales quieren utilizar y en qué parte de la molécula son más útiles. Todo ello podría acelerar el descubrimiento y desarrollo de fármacos, al garantizar desde el principio que los investigadores investigan posibles principios activos que puedan llegar a tomarse en forma de comprimido.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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