En la actualidad, los medicamentos usados en el tratamiento del Alzheimer ofrecen un alivio cortoplacista a dificultades como la pérdida de memoria, la concentración y el dolor, pero con química computacional se modelaron 109 “ligandos multifuncionales”, sustancias que atacan algunos puntos clave como la desregulación del cobre en el cerebro y su relación con el estrés oxidativo o el deterioro de las células; se encontraron 19 posibles candidatos a fármacos.
Al igual que otros metales como el zinc o el hierro, el
cobre es esencial para el funcionamiento neuronal; sin embargo, en el Alzheimer
parece haber un desequilibrio, hasta ahora inexplicable, de sus niveles en
distintas regiones cerebrales.
Tal situación hace que el cobre se fusione en el cerebro con
sustancias como los péptidos (moléculas compuestas por aminoácidos), en este
caso con uno conocido como “beta amiloide”, que al reaccionar produce el estrés
oxidativo, proceso que vence las defensas cerebrales y mata las neuronas dando
lugar a daños importantes en etapas tempranas de la enfermedad.
Ante este problema, que a veces parece no tener salida,
Nicolás Puentes Díaz, magíster en Ciencias – Química de la Universidad Nacional
de Colombia (UNAL), junto con el grupo de investigación Química Cuántica y
Computacional (QCC), evaluó de manera computacional las propiedades de 109
ligandos con potencial para revertir el deterioro de las células cerebrales, y
atrapar y regular el cobre.
De los 19 posibles candidatos hallados, 8 tendrían acción
antioxidante, es decir que poseerían la capacidad de revertir el estrés
oxidativo gracias a procesos relacionados con cargas eléctricas, ya que se
observó que tienen un voltaje más alto que el resultante de la producción de
las moléculas reactivas de oxígeno dañinas.
Los otros 8 ligandos encontrados, llamados
“redistribuidores”, tomarían el cobre que está en exceso para redistribuirlo en
el interior de las neuronas.
“El efecto antioxidante es similar al de una pila doméstica,
en el que su voltaje determina el poder con que hará que algo funcione gracias
a la electricidad. De la misma forma ocurre con los ligandos: cuando están por
encima de 0,3 voltios son muy poderosos y podrían mermar el estrés oxidativo,
mientras que cuando están por debajo no pueden hacerlo, pero sí podrían
redistribuir el exceso de cobre”, explica el investigador.
Agrega que “también hubo otros 3 ligandos cuya función fue
muy novedosa, ya que tendrían la particularidad de estabilizar y suprimir
totalmente las interacciones dañinas del cobre, por lo que funcionarían como un
chaleco de fuerza que no dejaría actuar al metal imposibilitando su unión o
reacción dañina; a este efecto lo llamamos mecanismo supresor”.
Aportes de la química computacional
Así mismo, ofrece la posibilidad de aprovechar las
herramientas tecnológicas actuales para simular lo que ocurriría en el cerebro
de un paciente con Alzheimer si se le administrara una dosis de algunos de los
ligandos por vía oral.
“Existen cuatro criterios clave que ayudan a determinar que
los ligandos son funcionales; estos son: (i) que la estructura del ligando sea
fácil de absorber por el ser humano y que no se degrade por efecto del
organismo; (ii) que sea capaz de llegar el cerebro, por lo que se le dan las ‘coordenadas’
precisas de dónde actuar, (iii) que al unirse al cobre tenga el voltaje
adecuado según el daño en que se pretende ayudar, y (iv) que por supuesto tenga
la afinidad suficiente para unirse al cobre, ¡como una pieza de Lego!”, indica
el experto.
Para la investigación se usaron distintos softwares especializados,
entre ellos Avogadro y Gaussian 16, con los cuales se pueden diseñar lo que
serían los átomos y enlaces de las moléculas para así poder evaluar las
propiedades de estos ligandos con el cobre; con el primero se puede diseñar y
pulir la forma de la molécula, y con el segundo calcular mediante métodos de
mecánica cuántica las propiedades termodinámicas, cruciales para el análisis de
los criterios mencionados.
Por el momento los ligandos están en una fase simulada,
etapa inicial gracias a la cual se disminuyen costos, tiempo y esfuerzo en
ensayos experimentales, pero para llegar a convertirse en fármacos aún tienen
que pasar un largo proceso por etapas de análisis y experimentación clínica,
para que en un futuro entidades como la Administración de Alimentos y
Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) apruebe su seguridad y efectividad, y
se puedan utilizar en pacientes.
