Resucitan proteínas ancestrales que acelerarían recuperación de fracturas y cirugías ortopédicas

Los avances en la investigación de proteínas recombinantes, como también se les conoce, presentan un potencial revolucionario en la regeneración del hueso y en el diseño molecular para diversas aplicaciones terapéuticas, tanto para la medicina y la industria farmacéutica como para la agroindustria, el desarrollo de variedades de plantas más saludables y resistentes a sequías y enfermedades, y la remoción de sustancias tóxicas en el ambiente.

En Colombia, el biólogo Diego Fernando Mejía Carmona, profesor de la UNAL Sede Palmira, reconstruyó una proteína clave para la regeneración ósea, conocida como “proteína morfogenética ósea 2 (BMP-2) humana”, de la familia de las proteínas de los factores de crecimiento transformante β (TGF-β), crucial para acelerar el proceso de recuperación tras fracturas y cirugías ortopédicas.

El estudio se comprobó en células en cultivo y en animales (primero con ratones y luego en cirugías ortopédicas en perros) en la Universidad Complutense de Madrid (España), por el grupo de investigación en ingeniería de tejidos, uno de los participantes en esa fase.

Esta proteína permite que la zona partida quede fuertemente soldada, tan sólida como estaba antes de la fractura, y además reduce los tiempos de incapacidad y su aplicabilidad es amplia y relevante. En la industria farmacéutica, por ejemplo, su uso optimizaría los tratamientos oftalmológicos, ya que permite una mejor penetración de medicamentos en el nervio óptico durante cirugías oftálmicas.

“En la agroindustria, el rediseño de proteínas contribuiría a la producción tanto de licores para fermentación de azúcares como de biocombustibles, o para degradación de papel… su aplicación está casi limitada solo por la imaginación”, señala el profesor Mejía.

Como delegado de la UNAL Sede Palmira y actual presidente de la Mesa Sectorial de Biotecnología del Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA), el profesor Mejía representará a Colombia en Dubái con la presentación de su investigación “Herramientas de evolución molecular y bioinformática para producir proteínas recombinantes destinadas a aplicaciones médicas y farmacéuticas”, y además hablará de las perspectivas de esta.

Al referirse a la amplia gama de funciones vitales para la vida que tienen las proteínas, el investigador agrega que “si a un cuerpo humano le quitáramos el agua, la mayor composición que queda es proteína; desde el punto de vista molecular se puede decir que ellas son las verdaderas protagonistas de la vida”.

¿Cómo se resucita una proteína?

Con bases de datos de bioinformática disponibles en el mundo –entre ellas la del Instituto Nacional de Biotecnología de los Estados Unidos, el Banco de Datos de Estructuras Proteicas y UniProt, un repositorio central de datos gratuito sobre proteínas–, el investigador Mejía recuperó secuencias de proteínas ancestrales y reconstruyó computacionalmente la proteína que ayuda a regenerar hueso.

Esta técnica permite explorar la secuencia de proteínas más antiguas y reconstruir proteínas de hasta 3.000 millones de años de antigüedad, aproximadamente cuando empezaron las primeras células eucariotas, como quien dice “el ancestro de esas proteínas”.

La metodología empleada en la investigación implicó un enfoque en dos etapas: en la primera realizó un trabajo conceptual y computacional para reconstruir las secuencias hipotéticas de proteínas ancestrales con bases de datos, y en la segunda adelantó la resurrección física de las proteínas en el laboratorio utilizando técnicas de biología molecular y genética. “A esto se le llama resucitar proteínas del pasado”, señala.

Mediante esta técnica también pudo trazar relaciones evolutivas entre organismos; por ejemplo: las proteínas beta-lactamasas –que son resucitadas– se encuentran en bacterias resistentes a los antibióticos, en el genoma bacteriano, es decir que “son parte de la bacteria”.

Las proteínas reconstruidas pueden tener características fascinantes, como mayor estabilidad térmica, capacidad de funcionar en pH extremos y mayor actividad o capacidad de trabajar sobre una variedad más amplia de moléculas. Estas propiedades tendrían aplicaciones relevantes en diversas áreas, desde la industria hasta la medicina. Actualmente el profesor Mejía explora con investigadores de la Universidad del Valle la producción de proteínas ancestrales de venenos de escorpión, por sus perspectivas terapéuticas.