30.03.16.-
Si la NASA va a enviar astronautas en misiones de años de duración, la
agencia necesitará nuevas y mejores herramientas para controlar el
estado de salud de los hombres y mujeres a lo largo del camino. Una
empresa ha desarrollado una herramienta que podría hacer un diagnóstico
completo a largas distancias en una realidad para la NASA - además de
tener un gran potencial para el avance en la medicina en la Tierra.
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En
busca de una nueva forma de controlar los marcadores de salud como el
recuento de glóbulos blancos y el colesterol, los investigadores
descubrieron que las cadenas simples de ADN y ARN podrían plegarse en
estructuras tridimensionales llamadas aptámeros que se unen a moléculas
específicas, un proceso que se hace más rápido y más simple con el kit
de AM Biotechnologies. Image Credit: National Institute of General Medical Sciences
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Actualmente, investigadores en la Tierra
hacen un seguimiento de cosas como el recuento de glóbulos blancos y
los niveles de colesterol y de cortisol, conocidos como "biomarcadores",
con pruebas que utilizan proteínas especiales llamadas anticuerpos. Sin
embargo, los anticuerpos tienen un corta vida útil, de tres a seis
meses, y se pueden echar a perder por los altos niveles de radiación en
el espacio, haciéndolos poco adecuados para este tipo de misiones.
La investigación de la década de los 90
sugirió una alternativa: cadenas simples de ADN y ARN que pueden
plegarse en estructuras tridimensionales y, como anticuerpos, se unen a
moléculas específicas. Estas estructuras, llamadas aptámeros, se pueden
almacenar a temperatura ambiente sin degradarse y son inmunes a la
radiación.
Hay, sin embargo, inconvenientes en la
utilización de aptámeros en pruebas de diagnóstico. Por un lado, es un
proceso que consume tiempo, complicando el proceso. Además, hasta hace
poco los aptámeros no han sido tan buenos como los anticuerpos pegándose
a las moléculas objetivo.
"No se unen suficientemente bien - no
eran lo suficientemente específicos para sus objetivos", explica Mark
Shumbera, presidente de AM Biotecnologías LLC, con sede en Houston. "Se
necesita añadir ciertas modificaciones químicas a su ADN para que
funcionen mejor".
Un proceso de aptámero estándar comienza
colocando una molécula objetivo en una solución que sostiene cien
trillones de secuencias aleatorias de ARN/ADN. Algunas secuencias se
unen bien a la molécula objetivo, mientras que otras no - o se unirán
débilmente. Las secuencias de éxito se separan a continuación y se
copian a través de una reacción en cadena para crear otra, la solución
más refinada, en un proceso que se repite hasta 15 veces.
Esta técnica, llamada Evolución
Sistemática de Ligandos mediante Enriquecimiento. Exponencial, o SELEX, a
menudo requiere muchas modificaciones químicas para adaptar mejor a los
aptámeros para que se unan a las sustancias objetivo. Sin embargo, los
científicos están limitados en la cantidad de modificaciones químicas
que pueden hacer, en parte debido a que la reacción en cadena "no
funciona de manera muy eficiente así", dice Shumbera. "Normalmente, la
gente sólo utilizan una, y tal vez dos modificaciones a la vez."
En parte gracias al Small Business
Innovation Research financiado por el Centro Espacial Johnson de la
NASA, en 2007 AM Biotecnologías avanzó, el método más rápido
simplificado para la creación de aptámeros que se adhieren fuertemente a
la molécula objetivo. La compañía llama a estos aptámeros de nueva
generación Aptámeros-X.
El nuevo método, más rápido utiliza un
proceso patentado para sintetizar una colección de 10 mil millones de
secuencias de ADN/ARN, incluyendo secuencias naturales y muy
modificadas, en microesferas, que luego se utilizan para desarrollar los
aptámeros con una afinidad para las moléculas particulares, tales como
los biomarcadores en los que la NASA está interesada. El método basado
en esferas elimina las limitaciones anteriores sobre las modificaciones
químicas permitidas y simplifica el proceso de fabricación.
"Usted puede tener 50 modificaciones en
una secuencia - no hay prácticamente ningún límite", dice Shumbera.
"Este método permite que el ADN o ARN sea más diverso químicamente, lo
que significa que hay una mejor oportunidad de crear una molécula con
una particular alta afinidad y especificidad para el objetivo."
El proceso ya está en uso por la
empresa, que también lo ha hecho disponible en el mercado por lo que
cualquier persona puede tomar sus propios aptámeros. El kit es tan
simple que cualquier persona con conocimientos básicos de laboratorio de
bioquímica lo puede utilizar fácilmente, dice Shumbera. "Tenemos
clientes universitarios, nuestros usuarios prototipo, estudiantes de
primer año de universidad seleccionan Aptámeros-X utilizando nuestros
kits. El proceso basado en cápsulas simplifica la selección de aptámeros
enormemente ".
Además de ayudar a diagnosticar
enfermedades, los Aptámeros-X también se podrían utilizar para atribuir
un medicamento de quimioterapia a un tumor, evitando que otras partes
del cuerpo reciban el tratamiento. "Podría ayudar a marcar el comienzo
de la próxima gran revolución en cuanto a la forma de diagnosticar y
tratar pacientes", dice Shumbera.
Uno de los medicamentos aptámero,
Pegaptanib, ya ha conseguido la aprobación de la FDA, y Shumbera cree
que las aplicaciones de diagnóstico no se quedan atrás. Él ve un futuro
brillante para los aptámeros, especialmente para los usos de la NASA. La
agencia está trabajando con otras empresas para crear una plataforma de
hardware que pueda realizar el análisis en el espacio, lo que ayudará a
diagnosticar y tratar las enfermedades posiblemente mientras que los
astronautas se encuentren a miles o millones de millas de la Tierra.
