Un equipo de investigadores de la Universidad de Ingeniería de Toronto (Canadá) y la Universidad de Michigan (Estados Unidos) ha rediseñado y mejorado una enzima natural que se muestra prometedora en la promoción de la regeneración del tejido nervioso después de una lesión en la médula espinal.
Su nueva versión, detallada en la revista científica Science Advances, es más estable que la proteína que se produce de forma natural, y podría conducir a nuevos tratamientos para revertir el daño nervioso causado por una lesión traumática o un accidente cerebrovascular.
"Uno de los mayores desafíos para la curación después de este tipo de lesión nerviosa es la formación de una cicatriz glial", detalla la líder del estudio, Molly Shoichet. Una cicatriz glial está formada por células y bioquímicos que se unen fuertemente alrededor del nervio dañado. A corto plazo, este entorno protector protege a las células nerviosas de una lesión mayor, pero a largo plazo puede inhibir la reparación del nervio.
Hace unas dos décadas, los científicos descubrieron que una enzima natural conocida como condroitinasa ABC, producida por una bacteria llamada Proteus vulgaris, puede degradar selectivamente algunas de las biomoléculas que componen la cicatriz glial.
Al cambiar el entorno alrededor del nervio dañado, se ha demostrado que la condroitinasa ABC promueve el recrecimiento de las células nerviosas. En modelos animales, puede incluso llevar a recuperar alguna función perdida. Pero el progreso se ha visto limitado por el hecho de que la condroitinasa ABC no es muy estable en los lugares donde los investigadores quieren utilizarla.
"Es lo suficientemente estable para el entorno en el que viven las bacterias, pero dentro del cuerpo es muy frágil. Se agrega, o se agrupa, lo que hace que pierda actividad. Esto ocurre más rápido a temperatura corporal que a temperatura ambiente. También es difícil de entregar la condroitinasa ABC porque es susceptible a la degradación química y a las fuerzas de cizallamiento típicas de las formulaciones", señala Shoichet.
Varios equipos, incluyendo el de Shoichet, han experimentado con técnicas para superar esta inestabilidad. Algunos han intentado envolver la enzima en polímeros biocompatibles o adherirla a nanopartículas para evitar que se agregue. Otros han tratado de infundirla en el tejido dañado de forma lenta y gradual, para asegurar una concentración consistente en el lugar de la lesión.
Pero todos estos enfoques no abordan el problema fundamental de la inestabilidad. En su último artículo, Shoichet y sus colaboradores intentaron un nuevo enfoque: alteraron la estructura bioquímica de la enzima para crear una versión más estable.
"Como cualquier proteína, la condroitinasa ABC está compuesta por bloques de construcción llamados aminoácidos. Usamos la química computacional para predecir el efecto de cambiar algunos bloques de construcción por otros, con el objetivo de aumentar la estabilidad general mientras se mantiene o mejora la actividad de la enzima. La idea era probablemente un poco loca, porque al igual que en la naturaleza, una sola mutación mala puede destrozar la estructura", explica Shoichet.
Para reducir el espacio de búsqueda, el equipo aplicó algoritmos informáticos que imitaban los tipos de sustituciones de aminoácidos encontrados en organismos reales. Este enfoque, conocido como diseño de consenso, produce formas mutantes de la enzima que no existen en la naturaleza, pero que son plausiblemente como las que existen.
Al final, el equipo terminó con tres nuevas formas candidatas de la enzima que fueron producidas y probadas en el laboratorio. Las tres eran más estables que el tipo silvestre, pero sólo una, que tenía 37 sustituciones de aminoácidos de más de 1.000 eslabones de la cadena, era a la vez más estable y más activa.
