La medicina personalizada ha emergido como una de las áreas más prometedoras en la atención de la salud, con el potencial de transformar la manera en que diagnosticamos y tratamos las enfermedades. En este contexto, las bibliotecas químicas codificadas por ADN (DEL, por sus siglas en inglés) están revolucionando el desarrollo de fármacos, proporcionando una plataforma que no solo amplía la capacidad de descubrimiento de nuevos compuestos terapéuticos, sino que también acelera significativamente el proceso de identificación de tratamientos personalizados. Recientemente, investigadores de la ETH de Zúrich han realizado importantes avances en esta tecnología, permitiendo la generación y prueba simultánea de miles de millones de compuestos químicos, lo cual marca un hito en el campo de la medicina personalizada, según informa worldpharmanews.
La promesa de las bibliotecas químicas codificadas por ADN
Las bibliotecas químicas codificadas por ADN son una tecnología que combina la química combinatoria con la biología molecular para la generación y análisis masivo de compuestos químicos. Cada molécula dentro de una biblioteca DEL está etiquetada con un fragmento de ADN único, que actúa como un código de barras identificador. Esta codificación permite a los científicos rastrear y analizar con precisión los compuestos que muestran actividad biológica deseada en ensayos de alto rendimiento. En su forma más básica, este método facilita la síntesis de millones de compuestos pequeños y su evaluación simultánea, acelerando el proceso de identificación de candidatos a fármacos.
Las bibliotecas químicas codificadas por ADN son una tecnología que combina la química combinatoria con la biología molecular para la generación y análisis masivo de compuestos químicos
Desde sus inicios en la década de 2000, desarrollada por equipos en Harvard y la ETH de Zúrich, la tecnología DEL ha demostrado su capacidad para superar algunas de las limitaciones más persistentes en el descubrimiento de fármacos. Sin embargo, durante sus primeras etapas, la tecnología enfrentó obstáculos significativos en términos de complejidad y tamaño de las moléculas que podían generarse. Inicialmente, las bibliotecas DEL se limitaban a la construcción de moléculas pequeñas a partir de unos pocos componentes químicos, lo cual restringía la diversidad química y, por lo tanto, la capacidad para descubrir nuevos principios activos.
Superando las limitaciones de las DEL tradicionales
El equipo de investigación de Jörg Scheuermann en la ETH de Zúrich ha dado un paso fundamental para superar estas limitaciones, permitiendo la creación de bibliotecas moleculares mucho más grandes y diversas. Su enfoque se basa en dos innovaciones clave: primero, la síntesis de moléculas está acoplada a partículas magnéticas que permiten una manipulación automatizada y una purificación eficiente mediante ciclos de lavado. Este método asegura que solo las moléculas completas con todos los bloques de construcción deseados se retengan en la biblioteca, eliminando las variantes truncadas que anteriormente generaban impurezas.
Este método asegura que solo las moléculas completas con todos los bloques de construcción deseados se retengan en la biblioteca, eliminando las variantes truncadas que anteriormente generaban impurezas
La segunda innovación involucra la introducción de un segundo componente de acoplamiento químico que solo se une al último bloque de construcción planificado en cada molécula. Esto permite la eliminación de compuestos incompletos en un solo paso, mejorando significativamente la calidad y el tamaño de las bibliotecas químicas. Según el propio Scheuermann, la implementación de este método no fue sencilla, ya que uno de los desafíos más grandes fue encontrar partículas magnéticas que no interfieran con el acoplamiento enzimático de los fragmentos de ADN. Gracias al trabajo detallado y persistente de los estudiantes de doctorado Michelle Keller y Dimitar Petrov, el método fue perfeccionado y ha demostrado funcionar de manera fiable.
Impacto en la medicina personalizada
La capacidad para generar y probar automáticamente miles de millones de moléculas abre nuevas posibilidades en el desarrollo de fármacos, especialmente en el contexto de la medicina personalizada. Tradicionalmente, los esfuerzos de descubrimiento de fármacos se han centrado en pequeñas moléculas que actúan como “llaves” para los sitios activos de proteínas específicas. Sin embargo, con la capacidad mejorada de las bibliotecas DEL, ahora es posible explorar compuestos más grandes y complejos, como los péptidos cíclicos, que pueden dirigirse a múltiples áreas de una proteína simultáneamente.
La capacidad para generar y probar automáticamente miles de millones de moléculas abre nuevas posibilidades en el desarrollo de fármacos
Este enfoque multidimensional no solo amplía las oportunidades para descubrir nuevos principios activos, sino que también mejora la precisión con la que se pueden diseñar terapias para enfermedades específicas, incluyendo cánceres, enfermedades autoinmunes y desórdenes genéticos. Por ejemplo, los péptidos cíclicos tienen la capacidad de bloquear interacciones proteicas dañinas que son difíciles de inhibir con moléculas pequeñas tradicionales, lo que los convierte en candidatos ideales para nuevas terapias dirigidas.
Además, la tecnología DEL permite la identificación de moléculas que se unan de manera específica y selectiva a proteínas humanas, una capacidad crítica para la medicina personalizada. Al etiquetar y estudiar estas proteínas en su contexto celular, los científicos pueden obtener una comprensión más profunda de su función y su papel en la enfermedad. Esta información es invaluable para el diseño de terapias personalizadas que se adapten a las características moleculares únicas de cada paciente.
Implementación en la industria y la investigación biomédica
El equipo de Scheuermann está comprometido en llevar estas innovaciones al ámbito práctico de la industria farmacéutica y la investigación biomédica. Para ello, planean crear una empresa que ofrecerá servicios de desarrollo y síntesis automatizada de bibliotecas DEL, así como pruebas de eficacia e identificación de moléculas activas. Esta nueva empresa no solo proporcionará acceso a bibliotecas moleculares mucho más grandes, sino que también impulsará la exploración de moléculas cíclicas, que previamente no estaban disponibles en grandes cantidades.
Esta nueva empresa no solo proporcionará acceso a bibliotecas moleculares mucho más grandes, sino que también impulsará la exploración de moléculas cíclicas
Este esfuerzo podría ser particularmente relevante para iniciativas globales como Target 2035, un proyecto ambicioso que busca identificar moléculas específicas para las aproximadamente 20.000 proteínas humanas para el año 2035. Al proporcionar una herramienta poderosa para la exploración masiva de compuestos químicos, las bibliotecas DEL tienen el potencial de acelerar significativamente el ritmo de descubrimiento y desarrollo de nuevas terapias, acercando la medicina personalizada a una realidad cotidiana.
Un futuro prometedor para la medicina personalizada
La combinación de innovaciones tecnológicas y un enfoque colaborativo entre la academia y la industria promete inaugurar una nueva era en el desarrollo de fármacos. Con las bibliotecas químicas codificadas por ADN liderando el camino, el futuro de la medicina personalizada luce más prometedor que nunca, con la posibilidad de tratamientos más efectivos, accesibles y adaptados a las necesidades individuales de cada paciente. Este avance no solo marca un hito en el campo de la química y la biología molecular, sino que también representa un paso crucial hacia un futuro donde las terapias personalizadas sean la norma y no la excepción en la atención médica.
