Desarrollan con éxito una enzima que protege de los efectos del gas nervioso

MADRID, 24 (EUROPA PRESS)

Un equipo multidisciplinar de científicos del Instituto Weizmann, en Israel, ha desarrollado con éxito una enzima que protege de forma eficaz frente a los daños nerviosos y musculares que causa el gas nervioso, un arma que utilizan tanto ejércitos como terroristas, que supone una amenaza tanto para la población civil como militar y que cuenta sólo con soluciones farmacológicas de eficacia limitada. El descubrimiento se ha publicado recientemente en “Nature Chemical Biology”.

Los últimos experimentos realizados en un laboratorio militar de Estados Unidos (USAMRICD, por sus siglas en inglés) han demostrado que inyectar una cantidad relativamente pequeña de esta enzima en animales les proporciona protección contra cierto tipo de agentes nerviosos, para los que los actuales tratamientos demuestran una eficacia limitada.

Los agentes nerviosos interrumpen los mensajes químicos que se envían entre las células musculares y las nerviosas, causando la pérdida del control muscular y en último término, llevando a la víctima a la muerte por asfixia.

Estos agentes interfieren con la actividad de la acetilcolinesterasa, la enzima responsable de la avería del mensajero químico, la acetilcolina. Como resultado, acetilcolina continúa ejerciendo su efecto, generando una contracción muscular constante a lo largo de todo el cuerpo.

Varios fármacos pueden utilizarse para tratar casos de envenenamiento por gas nervioso. Aunque estas sustancias son efectivas hasta cierto punto cuando se trata de una exposición a pequeñas dosis de gas nervioso, no proporcionan protección contra las exposiciones a dosis elevadas.

Además, no son efectivos contra todo tipo de gases nerviosos y pueden causar serios efectos secundarios. Ninguno de ellos es capaz de prevenir o reparar los daños cerebrales y de los nervios motores que generan estos agentes.

Una solución ideal a este problema sería el uso de enzimas –proteínas que aceleran las reacciones químicas– para capturar y frenar al agente nervioso antes de que tenga la ocasión de agarrarse a la acetilcolinesterasa, previniendo el daño.

El principal obstáculo para desarrollar esta idea es que los agentes nerviosos son materiales fabricados por el hombre y por lo tanto, la evolución del hombre no ha generado enzimas naturales capaces de realizar esta tarea.

Científicos de todo el mundo han identificado ya enzimas capaces de hacer fracasar a materiales similares, pero estas enzimas se caracterizaban por su baja eficacia. Por ello, se requerían grandes cantidades de enzimas para frenar a los agentes nerviosos, circunstancia que hacía que su uso fuera poco práctico.

INDUCIR LA “SELECCIÓN NATURAL”

El equipo del profesor Dan Tawfik, del Departamento de Química Biológica del Instituto Weizmann, ha desarrollado un método especial para inducir, de forma artificial, una “selección natural” de enzimas en un tubo de ensayo, posibilitándoles fabricar enzimas “hechos a medida”.

El método se basa en introducir varias mutaciones de una enzima y explorar la variedad de versiones mutadas que se crearon para identificar a aquellas que presentaban una eficacia mejorada. Estas enzimas mejoradas experimentaron después repetidas mutaciones y fueron seleccionadas por su mayor eficacia.

En concreto, Tawfik seleccionó una enzima estudiada antes en su laboratorio y conocida como PON1. Su principal papel, que desarrolla de forma natural en el cuerpo humano, es interrumpir la producción de grasas oxidadas que se acumulan en las paredes de los vasos sanguíneos para prevenir la arterosclerosis.

PON1 también se encargaría de degradar compuestos de la familia de los agentes nerviosos. Sin embargo, debido al hecho de que su actividad no ha sido desarrollada en su totalidad por la selección natural, su eficacia en esta última tarea continuaba siendo muy baja.

Utilizando el método de evolución dirigida, los científicos esperaban ser capaces de desarrollar su actividad como degradador de compuestos de la familia de los gases nerviosos hasta convertirla en la actividad principal de PON1, que así podría desarrollar esta tarea de forma más rápida y eficiente que hasta ahora.

FUTURAS INYECCIONES PREVENTIVAS

En la primera fase de la investigación, el equipo de Tawfik indujo varias mutaciones en PON1 e identificaron las más efectivas a través de un método que imita a lo que ocurre en el organismo cuando se expone a los gases nerviosos: pusieron acetilcolinesterasa en un tubo de ensayo junto con una mutación específica del enzima PON1 que querían probar.

Después añadieron una pequeña cantidad de agente nervioso. En los casos en los que la acetilcolinesterasa continuaba funcionando de forma adecuada, la PON1 degradaba rápidamente el agente nervioso antes de que pudiera causar daños a la acetilcolinesterasa. Tras varias exploraciones, los científicos lograron identificar enzimas mutadas activas, capaces de neutralizar agentes nerviosos.

Los científicos planean ampliar el objetivo de este estudio y desarrollar tratamientos preventivos que ofrezcan protección contra todo tipo de gases nerviosos. También están tratando de desarrollar enzimas con una eficacia suficiente para neutralizar rápidamente a los agentes nerviosos, de tal forma que puedan prevenir sus efectos letales con una inyección inmediata tras una exposición.

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