sábado, 29 de mayo de 2010

Evolución dirigida

Escrito por Osccar

La aceleración de la evolución de las proteínas en el laboratorio puede producir moléculas útiles que la naturaleza nunca generaría.

En la naturaleza, la evolución ocurre con el paso de eones: una lenta acumulación de adaptaciones graduales produce nuevas características y especies. Pero la evolución también puede darse a escala más pequeña y más rápida en el laboratorio.

La forma se llama “evolución dirigida,” y los científicos están usándola para generar proteínas que no se dan en la naturaleza – por ejemplo, medicamentos para el cáncer, nuevas enzimas microbianas para convertir desechos agrícolas en combustible, o agentes para la obtención de imágenes mediante resonancia magnética.

La mayoría de estructuras proteícas son tan complejas que es casi imposible predecir cómo el cambio de sus estructuras afectará a sus funciones. Así que la vía de ensayo y error de la evolución dirigida es normalmente la forma principal de que surjan nuevas proteínas con características deseables, dice Dane Wittrup, profesor del MIT (Instituto Tecnológico de Masachussets) de ingeniería química y biológica que usa la evolución dirigida para descubrir nuevos anticuerpos contra las células cancerígenas.

Tales experimentos producen normalmente proteínas que los investigadores nunca podrían haber alcanzado por sí mismos. “Es como si fuera navidad cada mañana”, dice Wittrup.

Por ejemplo, digamos que quieres crear un anticuerpo que se unirá a una determinada proteína encontrada en células de un tumor. Empiezas con un tubo de ensayo lleno de millones de células de levadura, tratadas para expresar una variedad de anticuerpos de mamíferos en su superficie. Luego añades moléculas de un tipo determinado a las que quieres que se dirijan tus nuevas proteínas, pudiendo coger así las proteínas que se unen a dicho tipo de moléculas.

Después, coges las proteínas que se unen mejor y las mutas, con la esperanza de generar algo todavía mejor. Esto puede hacerse irradiando las células, o forzándolas a reproducir su ADN en una forma proclive a los errores. Esas nuevas proteínas están apantalladas del mismo modo, y cada vez, las mejores candidatas son usadas para crear más proteínas. “Al final, tienes proteínas que se unen fuertemente y de forma específica”, comenta Wittrup. “En el laboratorio, se aplican las mismas reglas que en la evolución natural, pero nosotros establecemos los criterios para la supervivencia”.

Wittrup y sus estudiantes han creado recientemente un nuevo anticuerpo que se une fuertemente a células tumorales y a compuestos radioactivos usados para quimioterapia, permitiendo potencialmente el tratamiento del cáncer con precisión.

Él y otros en el MIT, incluyendo a Bruce Tidor, profesor de ingeniería biológica y ciencia computacional, han intentado también diseñar proteínas de forma más precisa, usando modelos computacionales para predecir cómo los cambios en la secuencia de una proteína afectarán a su estructura y función. En 2007, su simulación produjo satisfactoriamente una nueva versión del medicamento contra el cáncer cetuximab, que se une a su objetivo con diez veces más afinidad que el original. Sin embargo, esta vía es muy cara y sólo funciona cuando los investigadores comienzan con una gran cantidad de información sobre las interacciones de la proteína que se van a modelar.

“De forma limitada, podríamos hacer un diseño racional”, dice Wittrup. “Dentro de cincuenta años, quizás todos estén haciendo eso”.


Autor: Anne Trafton
Fecha Original: 13 de mayo de 2010
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