Para obtener opciones de medicamentos más asequibles y sostenibles que las que tenemos hoy en día, los medicamentos que tomamos para tratar la presión arterial alta, el dolor o la pérdida de memoria podrían algún día provenir de bacterias modificadas, cultivadas en un recipiente como el yogur. Y gracias a una nueva herramienta bacteriana desarrollada por científicos de la Universidad de Texas (UT) en Austin, el proceso de mejora de la fabricación de fármacos en células bacterianas puede llegar antes de lo que pensábamos.
Durante décadas, los investigadores han estado buscando formas de hacer que la fabricación de medicamentos sea más asequible y sostenible que los procesos actuales de los fabricantes de productos farmacéuticos, muchos de los cuales dependen de cultivos vegetales o petróleo. Se ha sugerido el uso de bacterias como una buena alternativa orgánica, pero detectar y optimizar la producción de moléculas terapéuticas es difícil y requiere mucho tiempo, ya que requiere meses seguidos. en un nuevo papel Salir en naturaleza química biología, el equipo de UT Austin presenta un sistema de biosensores, derivado de E. coli bacterias, que pueden adaptarse para detectar todo tipo de compuestos terapéuticos con precisión y en pocas horas.
«Estamos averiguando cómo dar ‘sentidos’ a las bacterias, similares a los receptores olfativos o los receptores del gusto, y usarlos para la detección de los diversos compuestos que podrían producir», dijo Andrew Ellington, profesor de biociencias moleculares y autor correspondiente del estudio. papel.
Muchos de los medicamentos que tomamos están elaborados con ingredientes extraídos de plantas (piense, por ejemplo, en la morfina, el analgésico narcótico que proviene de las amapolas, o en la galantamina, un medicamento para el tratamiento de la demencia que proviene de los narcisos). La extracción de medicamentos de estas plantas es complicada y requiere muchos recursos, ya que requiere agua y superficie para cultivar los cultivos. Las cadenas de suministro se interrumpen fácilmente. Y los cultivos pueden verse dañados por inundaciones, incendios y sequías. La obtención de componentes terapéuticos similares mediante la química sintética también plantea problemas, ya que el proceso depende del petróleo y de los productos a base de petróleo relacionados con los desechos y los gastos.
Ingrese a las humildes bacterias, una alternativa económica, eficiente y sostenible. El código genético de las bacterias se puede manipular fácilmente para convertirlas en fábricas para la producción de medicamentos. En un proceso llamado biosíntesis, los sistemas biológicos de las bacterias se aprovechan para producir moléculas específicas como parte del proceso celular pure. Y las bacterias pueden replicarse a gran velocidad. Todo lo que necesitan para hacer el trabajo es azúcar.
Desafortunadamente, los fabricantes no han tenido una forma de analizar rápidamente diferentes cepas de bacterias modificadas para identificar las que son capaces de producir cantidades de un fármaco deseado en volúmenes comerciales, hasta ahora. Analizar con precisión las miles de cepas diseñadas en el camino hacia un buen productor puede llevar semanas o meses con la tecnología precise, pero solo un día con los nuevos biosensores.
«Actualmente no hay biosensores para la mayoría de los metabolitos de las plantas», dijo Simon d’Oelsnitz, científico investigador del Departamento de Biociencias Moleculares y primer autor del artículo. “Con esta técnica, debería ser posible crear biosensores para una amplia gama de medicamentos”.
Los biosensores desarrollados por d’Oelsnitz, Ellington y sus colegas determinan de forma rápida y precisa la cantidad de una molécula determinada que está produciendo una cepa de bacterias. El equipo desarrolló los biosensores para varios tipos de medicamentos comunes, como los supresores de la tos y los vasodilatadores, que se utilizan para tratar los espasmos musculares. Las imágenes moleculares de los biosensores tomadas por los cristalógrafos de rayos X Wantae Kim y Yan Jessie Zhang muestran exactamente cómo se agarran con fuerza a su fármaco asociado. Cuando el biosensor detecta el fármaco, se ilumina. Además, el equipo diseñó sus propias bacterias para producir un compuesto que se encuentra en varios medicamentos aprobados por la FDA y usó los biosensores para analizar la salida del producto, en esencia mostrando cómo la industria podría adoptar biosensores para optimizar rápidamente la fabricación de productos químicos.
“Si bien este no es el primer biosensor”, dijo d’Oelsnitz, “esta técnica permite que se desarrollen de manera más rápida y eficiente. A su vez, eso abre la puerta a que se produzcan más medicamentos mediante biosíntesis”.
Wantae Kim, Nathaniel T. Burkholder, Kamyab Javanmardi, Yan Jessie Zhang y Hal Alper de UT Austin y Ross Thyer, anteriormente de UT Austin y ahora en Rice University, colaboraron en la investigación. La investigación fue financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, la Fundación Welch, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y los Institutos Nacionales de Salud. Ellington ocupa la cátedra Nancy Lee y Perry R. Bass Regents en Biología Molecular.
– Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio net de la Universidad de Texas en Austin
