Pan frente a leucemia

Una enzima detectada en levaduras de la especie Saccharomyces cerevisiae -tambiA�n conocida como levadura del pan- exhibiA? potencial para eliminar selectivamente cA�lulas de leucemia linfoide aguda (LLA) en pruebas in vitro. La LLA, caracterizada por alteraciones malignas en las cA�lulas madre que dan origen a los componentes de la sangre existentes en la medula A?sea, es el tipo de cA?ncer mA?s comA?n durante la infancia.

Investigadores de la Facultad de Ciencias FarmacA�uticas de la Universidad de SA?o Paulo (FCF-USP) y del Instituto de Biociencias de la Universidade Estadual Paulista, campus del Litoral Paulista (IB-CLP-Unesp), describieron los resultados de esta investigaciA?n en un artA�culo publicado en a�?Scientific Reportsa�?. «En este trabajo efectuamos la caracterizaciA?n de la enzima L-asparaginasa de S. cerevisiae. Los resultados indican que esta proteA�na es capaz de aniquilar eficientemente a las cA�lulas leucA�micas, con baja citotoxicidad sobre las cA�lulas sanas», dijo Gisele Monteiro, docente de la FCF-USP y coordinadora del estudio publicado. Tal como explicA? la investigadora, en determinadas neoplasias, entre ellas la LLA, las cA�lulas tumorales exhiben una deficiencia en la producciA?n de una enzima llamada asparagina sintetasa. Como resultado de ello, no son capaces de sintetizar un aminoA?cido llamado asparagina.

«Este tipo de cA�lulas depende de fuentes extracelulares de asparagina, un aminoA?cido fundamental para la sA�ntesis de proteA�nas y, por ende, de ADN y de ARN. Por lo tanto, resulta esencial para la divisiA?n celular. Pero la enzima asparaginasa depleta ese aminoA?cido del medio extracelular, convirtiA�ndolo en aspartato y amonA�aco. En pacientes con LLA, esto resulta en una merma acentuada de los niveles sA�ricos de asparagina, lo que compromete la sA�ntesis de proteA�nas en las cA�lulas malignas e induce la apoptosis [una especie de suicidio celular]», subrayA? Monteiro.

De acuerdo con la investigadora, desde la dA�cada de 1970 se venido utilizando en el tratamiento de la LLA una enzima muy similar a la L-asparaginasa descrita en el estudio, pero extraA�da de la bacteria Escherichia coli. Junto con otros medicamentos, la terapia con la enzima bacteriana puede generar una tasa de remisiA?n de hasta un 80%. Sin embargo, alrededor del 25% de los pacientes exhibe reacciones inmunolA?gicas al tratamiento, que van de leves alergias hasta shocks anafilA?cticos, razA?n por la cual se ven imposibilitados de tratarse con ese biofA?rmaco.

Como alternativa a A�ste existen en el mercado internacional otros dos medicamentos de la misma clase. Uno de ellos es el PEG-asparaginasa, una versiA?n de la asparaginasa de E. coli modificada quA�micamente para esconder sitios inmunogA�nicos de la molA�cula y aumentar el tiempo de actividad en el organismo. Esto hace posible una disminuciA?n de la dosis terapA�utica y, por consiguiente, una merma de los efectos adversos. El otro fA?rmaco similar es conocido como Erwinase, que es la misma enzima asparaginasa, pero extraA�da de la bacteria Erwinia chrysanthemi.

«Nuestro objetivo en este proyecto no consistiA? A?nicamente en producir la enzima, sino tambiA�n en buscar en microorganismos una nueva fuente de este fA?rmaco, apuntando a su aplicaciA?n tambiA�n en los casos en los cuales los pacientes desarrollen resistencia a la enzima bacteriana», comentA? De Oliveira.

A tal fin, los investigadores aislaron hongos procedentes de diversos biomas brasileA�os, tales como el Cerrado y la Caatinga, y tambiA�n de ambientes marinos y terrestres de la AntA?rtica. SegA?n De Oliveira, esos organismos suelen secretar asparaginasas hacia el medio extracelular cuando existe una carencia de nitrA?geno. «Esto torna mA?s barata la purificaciA?n de la molA�cula para la producciA?n de fA?rmacos, lo cual es importante desde el punto de vista industrial», aA�adiA?.

El grupo tambiA�n empleA? herramientas de bioinformA?tica para analizar bancos de datos internacionales con informaciA?n sobre el genoma de diversos microorganismos. De este modo fue como se detectA? en el genoma de la S. cerevisiae un gen encargado de producir una enzima muy similar a la hallada en la E. coli y en la E. chrysanthemi, pero con algunas ventajas.

SegA?n Iris Munhoz Costa, primera autora del estudio, como la levadura es un organismo eucariota (sus cA�lulas tienen un nA?cleo bien definido donde se almacena el material genA�tico), se asemeja mA?s al organismo humano que las bacterias. Por este motivo, se cree que la L-asparaginasa induce una respuesta inmunitaria mA?s blanda que las enzimas bacterianas.

Se clonA? entonces el gen de la L-asparaginasa y, mediante ingenierA�a genA�tica, los investigadores lograron hacer que la bacteria E. coli expresara a la enzima hallada originalmente en la levadura en grandes cantidades. «Logramos obtener la proteA�na recombinante y realizamos estudios para caracterizar su estructura secundaria e identificar regiones importantes de la enzima: los sitios catalA�ticos. Luego analizamos su eficacia in vitro», dijo Munhoz Costa. Se testeA? la enzima en tres linajes celulares distintos: uno tumoral incapaz de producir asparagina en niveles normales (MOLT4), otro tambiA�n maligno, pero capaz de producir asparagina normalmente (REH), y un tercer linaje no maligno (HUVEC), que hizo las veces de control.

Esos tres diferentes linajes quedaron subdivididos en dos grupos: uno al que se lo tratA? con la enzima comercial de E. coli y otro tratado con la L-asparaginasa de levadura.

«La enzima de bacteria matA? aproximadamente al 90% de las cA�lulas tumorales del linaje MOLT4 y exhibiA? baja toxicidad para el linaje normal (HUVEC): matA? tan sA?lo al 10%. En tanto, la enzima de levadura eliminA? entre el 70% y el 80% de las MOLT4 y exhibiA? una toxicidad de menos del 10% para las cA�lulas HUVEC. Y en el linaje REH, la eficiencia de ambas las enzimas no fue significativa», informA? Monteiro.

A juicio de la investigadora, los resultados son alentadores, muy diferentes a los estudios realizados con la misma enzima durante la dA�cada de 1970. En aquella A�poca, se testeA? una versiA?n de la proteA�na extraA�da directamente de la levadura, con muchas impurezas. El prA?ximo paso del grupo consistirA? en realizar nuevas pruebas in vitro con distintos tipos de cA�lulas a los efectos de evaluar la respuesta inmunitaria y la toxicidad. En caso de que los resultados sean positivos, podrA? avanzarse con los primeros test en animales. El grupo estudia tambiA�n posibles modificaciones que podrA�an efectuarse en la estructura de la molA�cula para aumentar la actividad antitumoral y expandir la vida media de la enzima en el organismo.

Aparte de la LLA, la asparaginasa tambiA�n se utiliza en el tratamiento de otras neoplasias mA?s raras, tales como el linfosarcoma, las enfermedades de Hodgkin’s, la leucemia linfocA�tica crA?nica, el reticulosarcoma y el melanosarcoma.