Las proteínas son moléculas complejas que realizan funciones cruciales en el organismo. Conocerlas es esencial para comprender e intentar curar enfermedades: si se conoce la estructura tridimensional de una proteína implicada en cáncer, por ejemplo, se puede intentar diseñar una molécula capaz de modificar esa proteína para tratarlo.
El Grupo de Diseño Biomolecular y Nanomedicina Estructural se acaba de incorporar al Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) con el objetivo de avanzar en este tipo de estrategias mediante el uso de ‘proteínas sintéticas’. Roger Castells-Graells, líder del grupo, explicó que utiliza «la inteligencia artificial para diseñar nanopartículas formadas por proteínas sintéticas, moléculas que imitan la forma y estructura de las proteínas naturales y a las que se da una funcionalidad específica».
En su equipo, integrado por Laura Pérez-Chirinos y Pablo San Segundo, diseñan las nanopartículas con herramientas computacionales y después validan su funcionalidad biológica experimentalmente en el laboratorio. Sus nanopartículas se aplican a la visualización de procesos biológicos, al diagnóstico y al desarrollo de fármacos.
Tanto Graells como Pérez-Chirinos y San Segundo se han incorporado al CNIO contratados como parte del programa Construyendo la Generación IA, dentro de la iniciativa Generación D, impulsada por Red.es.
Algunas proteínas implicadas en procesos tumorales son tan pequeñas que resultan indetectables incluso para las técnicas más avanzadas, como la criomicroscopía electrónica, que permite observar moléculas a altísima resolución. «Nosotros hemos desarrollado nanopartículas que se unen, como etiquetas, a determinadas proteínas pequeñas, y las marcan para hacerlas detectables», afirmó Castells-Graells.
Visualizar su presencia en tejidos u órganos puede ayudar a detectar cambios propios de un tumor, lo que puede contribuir a adelantar el diagnóstico de ciertos cánceres.
Evaluación y desarrollo de posibles fármacos
Esas ‘etiquetas moleculares’ pueden también acelerar el desarrollo de fármacos. Un trabajo anterior de Castells-Graells, publicado en la prestigiosa revista científica PNAS, creó una de esas nanopartículas de forma que se adhiriera a la proteína KRAS –involucrada en el 25% de los cánceres– mientras interactuaba con un fármaco específico. La nanopartícula permitía así estudiar qué partes de KRAS se unen al compuesto; esto es esencial cuando se busca comprender el mecanismo de acción de un fármaco, para intentar hacerlo más efectivo.
«Esta nanopartícula ha despertado el interés de las farmacéuticas, porque nos permite analizar muchas moléculas candidatas a fármacos en menos tiempo. Un estudio que antes podía llevar años, ahora lo hacemos en semanas», aseguró Castells-Graells.
Su intención es diseñar marcadores que permitan detectar proteínas en células vivas. «Nuestro objetivo a largo plazo es que esta tecnología llegue a aplicarse en muestras de tumores de pacientes», explicó Castells-Graells.
