Investigadores israelíes afirman haber encontrado una forma de construir enzimas “como si se tratara de Lego”, con el objetivo último de utilizarlas para crear nuevos fármacos.
El equipo del Instituto Weizmann de Ciencias que hizo el descubrimiento fue capaz de producir un millón de enzimas en un solo tubo de ensayo, de las cuales 3.000 eran muy prometedoras para futuras investigaciones y desarrollos.
Las enzimas, el equivalente químico del botón de avance rápido, son proteínas que aceleran las reacciones. El equipo de científicos responsable del descubrimiento cree que sus esfuerzos pueden “cambiar la industria química” e impulsar el progreso de la medicina.
Los investigadores esperan que, gracias a los avances en la construcción de enzimas, sea más sencillo degradar de forma segura contaminantes, aguas residuales y residuos agrícolas, y convertirlos después en biocombustibles o piensos.
El profesor Sarel Fleishman, del Departamento de Ciencias Biomoleculares de Weizmann, dirigió el equipo de investigación que publicó sus hallazgos el jueves en la prestigiosa revista científica “Science”.
Aunque los investigadores llevan tiempo fabricando enzimas novedosas, el método de Fleishman les permite hacerlo a una escala sin precedentes. Según comentó Fleishman a The Times of Israel, “la técnica típica en esta industria consiste en generar cientos de candidatos para cumplir la función que se necesita, cribarlos y elegir un ‘ganador’”.
“Lo hemos conseguido diseccionando las enzimas en piezas cada vez más pequeñas, cada una de las cuales representa un componente diferente de la misma proteína. Luego, podemos utilizar ladrillos similares a los de Lego como bloques de construcción para crear nuevas enzimas en un ordenador”.
Los métodos de inteligencia artificial creados en el laboratorio de Fleishman están “aprendiendo” qué fragmentos deben unirse para generar una determinada enzima y qué funciones cumplen otras combinaciones de fragmentos.
Según Fleishman, desarrollar nuevas enzimas a gran escala podría ser una vía rápida para desarrollar nuevos fármacos. Explicó: “Las enzimas toman moléculas de una fuente y las transforman químicamente en la sustancia que se busca para su aplicación médica”.
Es posible aumentar la variedad de medicamentos que pueden producirse “optimizando ciertas enzimas para generar exactamente las respuestas que se desean”, explicó.
Además, las nuevas enzimas podrían aportar un enfoque sustancialmente más ecológico a la creación de los medicamentos existentes, que actualmente no se fabrican mediante enzimas, sino mediante procedimientos contaminantes y derrochadores.
La estudiante de doctorado Rosalie Lipsh-Sokolik, del laboratorio de Fleishman, inició el estudio manipulando una gran familia de enzimas que degradan el xilano, un componente de las paredes celulares de las plantas.
Si podemos aumentar la actividad de estas enzimas, podrían utilizarse para convertir moléculas vegetales como el xilano y la celulosa en azúcares, que a su vez podrían utilizarse para producir biocombustibles, según Lipsh-Sokolik. Un buen ejemplo sería convertir los residuos agrícolas en electricidad en lugar de tirarlos a la basura.
Según Fleishman, la nueva técnica de Weizmann, que ha bautizado como CADENZ (abreviatura de Combinatorial Assembly and Design of Enzymes), produjo más enzimas potencialmente útiles en un solo experimento que las que los métodos convencionales podrían producir en una década.
“Cuando vimos los resultados experimentales por primera vez, nos quedamos estupefactos”, declaró. ¡Qué asombrosa variedad de enzimas activas obtuvimos!