Los científicos de Salk revelan un poderoso método para acelerar el descubrimiento de fármacos contra el cáncer

Los científicos de Salk revelan un poderoso método para acelerar el descubrimiento de fármacos contra el cáncer

El nuevo método permite a los investigadores identificar interacciones débiles y previamente indetectables entre proteínas dentro de células vivas.

LA JOLLA–Durante décadas, los investigadores se han esforzado por traducir los descubrimientos científicos básicos sobre células cancerosas en terapias que efectivamente, y con efectos secundarios mínimos, reducen un tumor.

Una vía que puede tener un gran potencial es el desarrollo de medicamentos que interfieren con las interacciones entre las proteínas, que a menudo se interrumpen durante la formación y propagación del cáncer. Sin embargo, descifrar estas interacciones ha resultado difícil y lento, lo que genera dudas sobre la practicidad de este enfoque como ruta hacia nuevas terapias.

Ahora, los científicos de Salk han desarrollado un nuevo método altamente sensible que les permite detectar interacciones fugaces de proteínas que juegan un papel crítico en el desarrollo de muchas enfermedades, incluido el cáncer. El enfoque, publicado el 20 de noviembre en Cell Reports, podría acelerar drásticamente la identificación de muchos posibles nuevos objetivos farmacológicos y proporcionar una plataforma inmediata para detectar nuevos candidatos farmacológicos muy necesarios que interrumpan las interacciones anormales de proteínas.

“La cantidad de funciones de proteínas a las que actualmente se dirigen los medicamentos es increíblemente pequeña en comparación con la cantidad total de interacciones de proteínas que podrían ser objeto de un beneficio terapéutico”, dice geoffrey wahl, profesor en Salk's Laboratorio de Expresión Génica. "Si podemos descifrar la nuez de la detección de medicamentos que interrumpen las interacciones de proteínas relevantes para el cáncer, este será un gran avance y podría tener implicaciones para muchos otros campos también".

Yao-Cheng Li, científico del personal del laboratorio de Wahl y primer autor del nuevo artículo, explica que su método se centra en uno de los dos tipos de interacciones proteína-proteína. “Un tipo genera complejos proteicos muy estables que permanecen juntos”, dice. “Pero muchas otras proteínas muestran una especie de interacción de tocar y salir: se unen y luego se desmoronan. Son estas últimas interacciones las que han sido las más difíciles de detectar”.

Para ayudar a visualizar estas interacciones breves y transitorias, Li y Wahl recurrieron a una molécula llamada luciferasa, una enzima que genera bioluminiscencia del tipo que usan las luciérnagas para hacer que sus cuerpos brillen. Los científicos adaptaron un método antiguo en el que la luciferasa se divide por la mitad para formar dos fragmentos no funcionales. Los científicos unieron cada mitad de la luciferasa a dos proteínas de interés para que, si las proteínas se asocian durante un período de tiempo, las dos mitades de la luciferasa se junten y emitan luz. El secreto del nuevo método radica en los muchos ajustes y mejoras que Li agregó al sistema, que está simbolizado por el acrónimo que él y Wahl aplican al método, ReBiL, que indica "complementación de luciferasa bimolecular mejorada con recombinasa".

El investigador de Salk Yao-Cheng Li y el profesor Geoffrey Wahl

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Imagen: Cortesía del Instituto Salk de Estudios Biológicos

“Funciona como una bombilla y una lámpara”, dice Wahl, quien también es titular de la cátedra Daniel y Martina Lewis de Salk. “Ninguno de los dos se enciende sin el otro. El método ReBiL proporciona una forma muy rápida y fácil de ver si la bombilla encajará en el portalámparas”.

Para probar el método, Wahl y Li lo aplicaron a la interacción entre dos proteínas, Ube2t y FANCL, que ha sido notoriamente difícil de observar y nunca se había visto en células vivas de mamíferos. Estas proteínas son importantes porque están involucradas en la capacidad de la célula para detectar y reparar daños en el ADN, una función que a menudo se interrumpe en las enfermedades. Las mutaciones en FANCL, por ejemplo, causan trastornos sanguíneos raros y predisponen a las personas al cáncer. La capacidad de ReBiL para revelar la reacción sigilosa de FANCL-Ube2t sugirió que el método podría ser una técnica poderosa para observar otras interacciones igualmente desafiantes.

Luego, los científicos de Salk utilizaron ReBiL para estudiar un objetivo prometedor para el cáncer, la interacción entre las proteínas p53 y Mdm2. La función de p53 se ve afectada en casi todos los cánceres y, en muchos cánceres, demasiado Mdm2 impide que p53 funcione correctamente. Por lo tanto, un objetivo principal de los científicos del cáncer ha sido desarrollar fármacos que impidan que Mdm2 se una a p53 y, por lo tanto, activar p53 para destruir la célula tumoral.

Wahl, Li y sus colegas usaron ReBiL para confirmar que algunos medicamentos funcionan como se espera para evitar que Mdm2 se una a p53. Por otro lado, cuando aplicaron su método a una nueva clase de medicamentos prometedores llamados péptidos engrapados, encontraron que los medicamentos tenían dificultades para ingresar a las células y tenían la capacidad inesperada e involuntaria de matar células perforando agujeros en su cubierta protectora (la membrana ). A pesar de gastar millones de dólares para desarrollar estos medicamentos, este peligroso efecto secundario no se observó porque los métodos anteriores no lo revelaron. ReBiL proporciona una forma rápida y sencilla de tratar de mejorar los péptidos engrapados para permitirles ingresar a la célula, unirse a sus objetivos y matar células por la ruta específica para la que fueron diseñados.

El hecho de que ReBiL se pueda usar para estudiar células vivas (a diferencia de muchos métodos más antiguos que usan proteínas aisladas de las células para determinar sus interacciones) lo convierte en una forma ideal de observar estos efectos secundarios inesperados y modificar los medicamentos para eliminarlos, Wahl dice.

“Creemos que el método ya es tan bueno y tan versátil que ya lo estamos aplicando a muchas preguntas diferentes”, dice Wahl. “Tiene aplicaciones para comprender muchas vías reguladoras del crecimiento y para comprender procesos críticos que deberían conducir a la identificación de los objetivos necesarios para el desarrollo de nuevas terapias. Como era de esperar, académicos en muchos campos, así como empresas, ya han mostrado interés”.

Wahl y Li imaginan que ReBiL se usará en el futuro para descubrir nuevas interacciones entre proteínas que podrían servir como objetivos de medicamentos contra el cáncer, además de usarse en sistemas robóticos para identificar medicamentos que interrumpan las interacciones de proteínas. También prevén usar la tecnología para ayudar a evitar los efectos secundarios que ya han identificado para los péptidos grapados.

Alan Saghatelian, profesor en Salk's Laboratorios de la Fundación Clayton para Biología de Péptidos, dice que ReBil es una nueva plataforma tecnológica importante para los científicos. “Esto tendrá un gran impacto en el desarrollo de nuevos medicamentos y el descubrimiento de nuevos mecanismos biológicos”, dice Saghatelian, que no participó en el estudio. "Los resultados demuestran el valor de este enfoque para priorizar candidatos a fármacos y comprender los mecanismos de acción de los fármacos".

Otros investigadores del estudio fueron Luo Wei Rodewald, Christian Hoppmann, Ee Tsin Wong y Lei Wang del Instituto Salk de Estudios Biológicos; y Sylvain Lebreton, Pavel Safar, Marcel Patek y Kenneth Wertman del Centro de Innovación de Sanofi Tucson.

El trabajo fue apoyado por subvenciones de la Los Institutos Nacionales de Salud, una subvención de apoyo del centro de cáncer, una subvención de innovación Salk, una subvención de investigación patrocinada por Sanofi y la Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust.

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.