El premio Nobel de Química fue para tres investigadores –dos estadounidenses y un británico- que lograron replicar el principio de la evolución de Darwin en el laboratorio, y así desarrollar nuevas enzimas que permitieron el avance en numerosos campos de la industria, con aplicaciones tanto para el medioambiente como la salud.

Los premiados son Frances Arnold, una investigadora que se valió de los principios de la evolución para desarrollar nuevas enzimas-las proteínas que constituyen la base química esencial de la vida-. “El premio es a distintas variantes de cómo evolucionar artificialmente proteínas. Las proteínas son moléculas que llevan a cabo casi todas las funciones que tienen lugar en las células”, explica a Clarín Alejandro Nadra, biólogo y profesor de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad de Buenos Aires (UBA). “La información –continúa-, está en el ADN, pero las actividades, estructuras, funciones las ejecutan las proteínas”.

La teoría de la evolución de Charles Darwin dice que en la naturaleza aleatoriamente se genera diversidad de mutaciones al azar. Y aquellas que logran una ventaja en la capacidad de reproducirse de los individuos se van a fijar porque tienen ventaja en la supervivencia y en dejar descendencia. Se trata de una selección natural que hace que los organismos evolucionen, lo que lleva miles de años y se produce al azar. Este proceso, continuo, es el que nos trajo hasta aquí como especie.

“Lo que hicieron los investigadores es reproducir esa dinámica en un tubo de ensayo. En el caso de Arnold, ella lo hizo a partir de una enzima, una proteína con una actividad de interés. Entonces artificialmente se generan muchas variantes de esa proteína y se selecciona la que tiene la propiedad que más le interesa al investigador”, dice Nadra. A diferencia de la naturaleza, “se produce artificialmente, no al azar”. Es una evolución guiada por el investigador. Esto permitió crear sustancias químicas menos contaminantes, nuevos fármacos y biocombustibles, destacó la Real Academia de Ciencias de Suecia.

“Lo que se logró es generar nuevas moléculas aplicando principios de la evolución pero acelerados millones de veces”, explica a Clarín Julio Caramelo, investigador del CONICET y jefe del laboratorio de biología estructural y celular en la Fundación Instituto Leloir. “Lo que hizo Arnold es tomar un gen y hacer copias de ese gen, pero introduciéndole errores al azar. Así genera un enorme repertorio de moléculas, la mayoría de ellas no va a funcionar, pero cada tanto un error hace que la proteína funcione mejor. Por método de selección esa proteína se aísla, se puede someter a una nueva ronda y volver a mutarlo y volver a seleccionarlo. Luego de varias rondas termina con proteínas mejores que las originales y con actividades que no existen en la naturaleza. Así, en un mes hace lo que a la evolución le llevó mil millones de años”, grafica el investigador.

Esto tiene aplicaciones infinitas. “Por ejemplo, podés crear una proteína para detergente para degradar grasas. Capaz en la naturaleza haya una proteína con esa función, pero no muy activa. Con esta técnica podés mejorarla, porque logras reacciones químicas que no hacen los organismos”, dice Caramelo. “No es que uno esté mejorando la naturaleza. Uno aísla una proteína y hace que funcione mucho más rápido, algo que en la naturaleza capaz no serviría o no tendría una función”.

Esas enzimas modificadas permitieron la producción de combustibles renovables y de productos farmacéuticos y otras sustancias “limpias”, con menor impacto para el medio ambiente.

Los otros dos galardonados, el estadounidense George Smith y el británico Gregory Winter, también se valieron de estos principios de evolución guiada. En su caso, se valieron de unos virus que infectan las bacterias llamados bacteriófago o fagos. “Lo que hicieron fue modificar el genoma del bacteriófago introduciéndole un pedacito de ADN que le interesa al investigador. Entonces, cuando infecta una bacteria produce una proteína cuya información está dada por el ADN que le puso el investigador. Esa proteína va a estar expuesta y el investigador la va a poder estudiar y medir su interacción. Esos fagos son microorganismos chicos y baratos de producir. Entonces se pueden producir miles de millones de variantes y se selecciona el fago que produjo la proteína de interés”, añade Nadra.

“Es una forma de emular el proceso de selección natural, pero en forma artificial. Primero generando diversidad de secuencias y después seleccionando a través de las propiedades de interés del investigador”, agrega el profesor de la UBA.

Gracias a esta técnica se pudieron mejorar los anticuerpos monoclonales descubiertos por el premio Nobel argentino César Milstein en 1984. “Encontraron la manera de fabricar y seleccionar moléculas que tuvieran una proteína con determinada particularidad. Esto sirve para el desarrollo de anticuerpos nuevos. Hay varios anticuerpos que fueron fabricados con esta técnica”, dice Caramelo.

El trabajo de estos científicos ha ayudado a producir anticuerpos que pueden neutralizar toxinas, contrarrestar enfermedades autoinmunes y curar cáncer metastásico. El primer fármaco basado en su método, adalimumab, fue aprobado en 2002 y se usa para tratar la artritis reumatoide, la psoriasis, hidradenitis supurativa e inflamaciones intestinales.

 

Fuente: clarin.com

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