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Cristalografía de rayos X y el desarrollo de nuevos fármacos.

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Hace poco  tuve el honor de escuchar al profesor Robert Huber, premio Nobel de Química de  1988, hablar sobre la importancia de la estructura de las proteínas y su aplicación en Medicina,  en la Universidad de Córdoba, UCO.

El Dr. Huber, co-fundador de ambas compañías biotecnológicas: Proteros y Suppremol, nos acercó la técnica de cristalografía de rayos X y su empleo en la determinación de largas y complejas  estructuras proteicas. Y es que esta técnica experimental  se basa  en la difracción de los rayos X en compuestos en estado cristalino. Es decir, estos rayos X aplicados a la muestra, permiten que el haz se divida dada la diferente agrupación de los átomos que componen el cristal y por ello, se observe un patrón de difracción (patrón de intensidades) que caracteriza la distribución de los electrones de la proteína.

La importancia de técnicas para determinar la estructura 3D, Cristalografía de rayos X o resonancia magnética nuclear (RMN) entre otras,  radica en el diseño de fármacos.

El diseño de nuevos medicamentos es un proceso largo (entre 10 y 15 años)  y costoso, en el que la cristalografía de rayos X permite acelerarlo1. Para ello debe de existir un “target” o un objetivo que atacar  y que el nuevo medicamento pueda acceder  sin que su actividad se vea alterada (hay que recordar que el cuerpo humano es dinámico con muchas estructuras que los fármacos deben vencer). Luego, cabe determinar la estructura 3D de éste para desarrollar un candidato potencial mirando como se uniría cuando entrase en contacto con la diana que se quiere atacar. Para ello son útiles los programas de predicción informáticos que ayudaran a visualizar dichas uniones y mejorarlas si se precisa.

Predicción informática, Docking.

Una vez el nuevo fármaco ha sido descubierto,  bien por el método de ensayo-error probando compuestos químicos y modificándolos si se requiere o bien por la difracción de rayos X, purificado, caracterizado y testado a nivel “in vitro” (a nivel de laboratorio con animales y células) se  pasará a hacer el ensayo clínico, una serie de estudios para obtener datos sobre su eficacia y seguridad.

El primer medicamento basado en el diseño tridimensional de su estructura  fue la

Dorzolamida (inhibidor de la anhidrasa carbónica), desarrollado y comercializado por la compañía Merck,  con el nombre “Trusopt ®”2. Se usa en el tratamiento del glaucoma de ángulo abierto y la hipertensión ocular, ya que es un agente anticoagulante y permite disminuir la producción de humor acuoso. La búsqueda de un inhibidor de éste tipo, comenzó en la década de 1950 pero no se tuvieron avances significativos hasta llegados a los 80 gracias a que Merck obtuvo por cristalografía de rayos X  la estructura de dicha anhidrasa carbónica unida a una molécula. Así, se usó esta información para desarrollar la nueva droga.

De este modo, vemos como la técnica de difracción de rayos X ha sido, y sigue siendo, de gran utilidad en el desarrollo de nuevas drogas, un proceso multidisciplinar que abarca diferentes especialistas,  desde biólogos moleculares, bioquímicos, químicos, entre otros.

Imagen del ADN por cristalografía de rayos X. tomado por Rosalind Franklin.

Finalmente, habría que recordar aquella imagen realizada por la  biofísica Rosalind Franklin3,        que sirvió a los  investigadores   Watson y Crick deducir la estructura del ADN, que se publicaría en la revista científica Nature el 25 de Abril de 1953.

Y para los que quieran saber más, este año se celebra el centenario del primer experimento de   cristalografía de rayos X, desarrollado por Paul Knipping y Walter Friedrich en la Universidad de Ludwig Maximilian (Munich) bajo la supervisión de Max von Laue.  La importancia de estos hallazgos permitieron no sólo visualizar la estructura de la materia a nivel atómico sino también el uso de la absorción y emisión de rayos X por las sustancias en el campo de análisis químico.

Para saber más:

1- http://www.youtube.com/watch?v=aMSPwFvlICM

2- http://www.fis.unam.mx/~ramon/CursoDF/Material%20Didactico/Varios/aplicaciones_exitosas.pdf

3-http://www.elmundo.es/elmundosalud/2007/02/27/biociencia/1172564713.html

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Autor: ScienceOut

Biotecnóloga y Bioquímica, Coleccionista de sueños, haciendo de la ciencia una filosofía de vida... Biotechnologist and Biochemistry, Collector of dreams, making science a life's philosophy...

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