LA SÍNTESIS ORGÁNICA EN LA ERA DE LOS FÁRMACOS ......Aplicaciones de la síntesis in vivo al...
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INSTITUTODEESPAÑA
REALACADEMIANACIONALDEFARMACIA
LASÍNTESISORGÁNICAENLAERADELOSFÁRMACOSBIOLÓGICOS
DISCURSODELEXCMO.SR.D.JOSÉCARLOSMENÉNDEZRAMOS
LEÍDOENLASESIÓNDELDÍA11DEOCTUBREDE2018PARASUINGRESOCOMOACADÉMICODENÚMERO
YCONTESTACIÓNDELA
EXCMA.SRA.DÑA.MARÍADELCARMENAVENDAÑOLÓPEZ
Madrid,2018
ÍNDICE
Prólogo 5RecuerdobiográficodelExcmo.Sr.D.RomándeVicenteJordana 6
LASÍNTESISORGÁNICAENLAERADELOSFÁRMACOSBIOLÓGICOS
1.Introducción 11
2.Síntesisorgánicaenlageneracióndenuevasmoléculascandidatasafármaco:laexploracióndelespacioquímico 13
3.Síntesisorgánicaconbiomoléculascomosustratos 20 3.1.Modificaciónquímicadeproteínas 20
3.2.Químicaclick 22
4.Síntesisorgánicaintracelular 28
4.1.Proteómicaquímica.Aplicacionesdelasíntesisinvivoaldiagnósticoporimagen 28
4.2.Haciaelmetabolismoartificial 30
5.Obtenciónymejoradefármacosbiológicosmediantesíntesisorgánica 35
5.1.Vacunassintéticas 35 5.1.1.Vacunaspeptídicas 36 5.1.2.Vacunasglucopeptídicas 40
5.2.Síntesisquímicadebiomoléculasnaturales 425.4.Síntesisquímicadebiomoléculasartificiales 48
6.Moléculasorgánicaspequeñasquellevanacabolafuncióndefármacosbiológicos 50
7.Observacionesfinales 57
DISCURSODECONTESTACIÓN 59
BIBLIOGRAFÍA 71
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PRÓLOGO
ExcelentísimoSr.PresidentedelaRealAcademiaNacionaldeFarmacia,ExcelentísimasSeñorasySeñoresAcadémicos,Señorasyseñores,queridosamigos
Quisiera que mis primeras palabras sean de agradecimiento hacia losAcadémicos de Número de esta Real Academia por su generosa acogida.
Espero poder corresponder con mi trabajo a favor de esta Corporación alhonor que me hacen al admitirme en ella. En particular, quiero dejarconstanciademiprofundoagradecimientoa losAcadémicosque tuvieron la
amabilidad de avalar mi candidatura, la Excelentísima Señora doña CarmenAvendañoLópezylosExcelentísimosSeñoresdonAntonioMongeVegaydonFidelOrtegaRuizdeApodaca.
Me gustaría agradecer especialmente a la Dra. Avendaño, compañera detrabajodurantemuchosañosyamiga,elentusiasmoconelquehaimpulsadomientradaenestaRealAcademiayhapreparadosudiscursodecontestación.
También quiero recordar con agradecimiento a todos los compañeros delDepartamentoquemeayudaneneltrabajodiarioymeproporcionanelánimonecesario para perseverar en el trabajo, a menudo con su mera presencia.
Gracias también a mis padres, mis mejores profesores, por enseñarme avalorarelesfuerzoyelamorporeltrabajobienhechoyamiesposaehijospor
sucomprensiónconlosinconvenientesqueimplicamidedicaciónprofesional.Finalmente, a todos los presentes, compañeros, familiares y amigos, quieroagradecerosvuestracompañíaenesteacto.
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RECUERDOBIOGRÁFICODELEXCMO.SR.D.ROMÁNDEVICENTEJORDANA
Antes de iniciarmi discurso de ingreso propiamente dicho, es grato paramícumplirconunade lasmásarraigadastradicionesacadémicas, ladeglosar lafigurademiantecesorenlamedallanúmero15,elExcelentísimoSr.D.Román
deVicente Jordana.Aunque leconocí solo superficialmente,elestudiodesudiscursodeingresoydealgunasotrasdesuspublicaciones,asícomoladelascontribuciones de varios miembros de esta Corporación a su sesión
necrológica, 1 me permiten calificarle como un investigador original yapasionado por su trabajo, que contribuyó de forma entusiasta a lasactividadesdeestaRealAcademia.
NacióenZaragoza(6sept.1920),elmayorde8hermanos.CursólosestudiosdeMaestroNacional(Zaragoza,1940)ylosdeFarmacia,lograndosutítulodeLicenciadoen1944yeldeDoctorenFarmaciaporlaUniversidadComplutense
en 1949, con premio extraordinario. Se colegió enHuesca en 1952 y llegó aejercercomofarmacéuticoenMonzón,2perosuinterésporlainvestigaciónlemovióa solicitaryobtenerunabecaen laUniversidaddeCambridge,donde
pasó varios años. En este período trabajó con Kenneth Smith, uno de lospadresde la virología vegetal, y conWalter JohnDowson,unespecialistaenfitopatologíadelDepartamentodeBotánica,obteniendounMasterofScience
por la FacultaddeBiología (1957).Mencionaré también, comopruebade suinextinguible curiosidad intelectual, que en la etapa de madurez de su vidaobtuvo también una Licenciatura y después, en 2004, un Doctorado en
MedicinayCirugíaporlaUniversidadComplutense.
A su regreso a España desde Cambridge, inició su carrera científica en elConsejoSuperiordeInvestigacionesCientíficas,dondellegóaserProfesorde
Investigación y Jefe del Departamento de Bacteriología y de la Unidad deFitobacteriología del Instituto de Microbiología Jaime Ferrán, además deocuparcargoscomoeldeConsejeroAdjuntodelCSICyservocaldelConsejo
TécnicoAsesordelPatronato"SantiagoRamónyCajal".
Fue un investigador imaginativo, capaz de proponer nuevos conceptos ydefenderlosconpasión.Fueautordelateoríadelafuncióncitoarjé,decytos
(célula)yarjé(dirigir),unmodelofuncionaldelossistemasvivosqueempezóa
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dar a conocer aproximadamente a partir de 1955. El citoarjé sería una
estructura de carácter universal capaz de dirigir toda la actividad celular,moduladaenconjunciónconlosfactoresambientales.Élpropusoinicialmenteque podría tratarse de una familia de nucleoproteínas responsables de las
características de cada especie. Las nucleoproteínas propias de cada especieforman el arjesoma y dirigen las operaciones de síntesis de la célula. Lapresencia de otro organismo, simbiótico o parasítico, induce una síntesis
anormalenlacélulahuésped,quepropusodesignarcomoarjevirus. AunqueRomán de Vicente dedicó una buena parte de sus esfuerzos a explorar lasimplicacionesdeestasideas,trabajótambiénenotroscamposcomoelcáncer,
el análisis microbiológico de alimentos y los estudios medioambientales. Entotal, publicó alrededor de 100 artículos de investigación, divulgativos y deensayo,asícomovarioslibros.
Recibió múltiples reconocimientos nacionales e internacionales a su laborcientífica.Destacan lospremios“LeonardoTorresQuevedo"(1949)y"AlonsodeHerrera" (1962)enEspaña,elDiplomadeHonor,Consejode lasCiencias,
Damasco(1969)yelPrixd´Honeur(Hors-Concurs)yMedalladeOro,AcademieInternationaledeLutéce,Paris(1978).Además,fueelegidoFellowdelaWorldAcademyofArt& Sciencede Estocolmo (1963),AcadémicoCorrespondiente
de la Sociedad Argentina deMicrobiología (1966),MembroHonorario de laAcademia Nacional de Medicina de Río de Janeiro (1967) y miembro de laWorldAcademyofArtandSciencedeWashington(1994).
A pesar de estos éxitos, su vida profesional no fue siempre sencilla,probablementeacausade lopococonvencionaldesus ideas.Ademásde losinevitables problemas de escasez de financiación, encontró a menudo la
incomprensión de sus compañeros y tuvo muchas dificultades para que sepublicaran sus primeros artículos científicos. Relata estas desventuras desoslayoensudiscursodeingresoenestaAcademia,enelquehablaconcariño
del “Dr. Gonzalo Bilbao Agejas, que tanto batalló en compañía del Dr. JoséGarcía Vicente por la publicación de mis trabajos”. En el mismo discursoconfiesahaber luchadocontra“una ideadeabandono,causadaporunacoso
absurdoypermanente”.
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En cuanto a su actividad en esta Academia, entró en ella como Académico
Correspondiente en 1962, propuesto por los Excelentísimos Señores ÁngelSantosRuiz,ManuelLoraTamayoyLorenzoVilasLópez.Sudiscursodeingresotuvopor título“Acciónde la temperaturaen ladeterminacióndeun focode
intoxicación alimenticia en alimentos congelados”. Posteriormente, ingresócomoAcadémico deNúmero tras ser propuesto por losmismos académicosqueenlaocasiónanteriorytomóposesiónel8-05-1986delamedallanº15,
vacanteporfallecimientodeRamónTurrientesyMiguel.Sudiscursodetomade posesión se tituló “Reflexiones sobre la biogénesis del ontos, ser, y deloncos,tumor,enlaunidaddelafuncióncitoarjé”.FueadscritoalaSección5ª,
entonces denominada de “Higiene y Deontología”, y hoy Sección 6ª con elnombre de “Historia, Legislación y Bioética” de la que fue Presidente entre1993y1999.Tambiénlecorrespondiópronunciareldiscursosolemnedelacto
protocolariodeaperturadecursoacadémico,el18deenerode1990,paraelqueeligióeltítulo“Elgravepeligrodepensar”,unelaboradoensayoliterariosobrelalibertaddeexpresión.
LASÍNTESISORGÁNICAENLAERADELOSFÁRMACOSBIOLÓGICOS
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1.INTRODUCCIÓNLa palabra “síntesis” proviene del griego σύνθεσις, formada por σύν (juntocon)yθέσις(colocación),porloqueetimológicamentesíntesissignifica“ponerjunto”, es decir, unir dos elementos para formar algo más complejo. Estapalabrasehautilizadoenelámbitodelaquímicadesdehaceunos300años,
antesdequeexistieranlasideasmodernassobrelaestructuraquímicayantesinclusodelateoríaatómicadeDalton.3
Enlenguajemoderno,lasíntesisquímicapuededefinirsecomolaconstrucción
planificadadecompuestosporaplicacióndereaccionesquímicas.Lasíntesis,ysobre todo la rama de ésta que se centra en la obtención de compuestosorgánicos,haexperimentadounprogresoespectacular,4,5,6,7hastaelpuntode
que se ha afirmado que es ya una cienciamadura y que cualquiermoléculaorgánicarazonablementeestablepuedeprepararseporlosmétodossintéticosconocidoscontaldequehayaunsuministroilimitadodefinanciación,tiempo
ymanodeobra.Aunqueesprobablequeesto seacierto, también loesquenuncasedispondrádecantidadesilimitadasdelosrecursosmencionados,porlo cual la investigación en la mejora de los métodos existentes y en el
descubrimiento de otros nuevos continúa siendo una de las partes másimportantesde laQuímicaOrgánica.Dehecho,puedeafirmarseque,apesarde sus éxitos, la síntesis orgánica está todavía poco avanzada en muchos
aspectos cruciales por lo que estamos todavía muy lejos de disponer demétodos sintéticos ideales. 8 , 9 Algunas facetas de la síntesis que serán
presumiblementelabasedesucrecimientofuturoson:
1. Mejorademétodos.Apesarde losprogresosrealizados,haymuchostipos de transformaciones que no se pueden llevar a cabo con la
metodología actual y serían de gran importancia, entre todos loscampos de la ciencia, incluyendo el descubrimiento de nuevosfármacos.10
2. Química verde. La química sintética debe aspirar a causar lamínimaperturbacióndelentornonatural,yseestáponiendocadavezmayorénfasis en el desarrollo de métodos que contribuyan a este
objetivo.11,12
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3. Mayoreficienciasintética.Implicaeldesarrollodemétodoscapacesde
alcanzar rápidamente diversidad y complejidad estructurales a partirde materiales de partida sencillos, normalmente mediante lageneracióndevariosenlacesenunasolaoperaciónsintética.13,14
4. Automatización de métodos sintéticos, que permita disminuir elesfuerzomanualasociadoaellosymejorarsueficacia.15,16,17,18
5. Síntesis eficiente a escala industrial de moléculas complejas, tales
comoproductosnaturalesysusanálogos.19
6. Síntesisorgánicadebiomoléculas.
A pesar de lo tentador que resulta para mí desarrollar el tema con mayor
extensión,novoyadedicarestediscursoalasíntesisorgánicacomotal,sinoasurepercusiónenelcampodeldescubrimientodefármacosy,sobretodo,asuconexiónconlosfármacosbiológicos.Porello,detodoslospuntosanteriores,
solotocarébrevementeelúltimo,queguardaunaestrecharelaciónconotraspartesdeldiscurso.
Puede considerarse que la investigación en nuevos fármacos previa a su
estudioclínicoconstade lastresgrandesetapasqueseresumenenlaFigura1.20Lasíntesisorgánicaescrucialenlastres,yeldesafíoalqueseenfrentaesel de desarrollar métodos que aumenten su probabilidad de éxito. Dada la
enorme amplitud de este tema,me voy a centrar sobre todo en la primeraetapa,esdecir,lafaseinicialdedescubrimiento.
Fase de descubrimiento Fase de optimización Fase de manufactura
Diseño y síntesis de moléculas orgánicas que formarán la quimioteca sobre la que se realizarán los ensayos
Optimización de las moléculas de interés identificadas en la fase inicial. Relaciones estructura-actividad.
Preparación a gran escala de las moléculas seleccionadas
Figura 1. Las tres etapas del descubrimiento de fármacos en las que interviene lasíntesisorgánica
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2. SÍNTESIS ORGÁNICA EN LA GENERACIÓN DE NUEVASMOLÉCULASCANDIDATASAFÁRMACO:LAEXPLORACIÓNDELESPACIOQUÍMICOPuestoque, inclusoenestaerade los fármacosbiológicos, los fármacos sonpredominantementemoléculasorgánicaspequeñas,yenmiopiniónseguirán
siéndolo, voy a comentar algunos aspectos de lamanera en que se generanactualmente nuevos compuestos bioactivos (hits) que inician una línea deoptimizaciónquequizátermineenunfármacoenelmercado.
Losfármacosconocidosactúansobreuntotaldeaproximadamente500dianasterapéuticas.Sinembargo,sehaestimadorecientementequehayunas4.500proteínas susceptibles de ser dianas terapéuticas,21de las cuales la mayoría
estándesaprovechadas.Porotraparte,solamenteun4%delosprogramasdeinvestigación sobre nuevos fármacos en la industria farmacéutica conducenfinalmente a un fármaco en elmercado. Esta baja tasa de éxito de atribuye
principalmente a dos factores: (a) la información que proporcionan losexperimentos preclínicos no es trasladable a los resultados clínicos enhumanos; (b) la diana seleccionada puede no ser la más adecuada para
combatir la enfermedad en cuestión. Por estosmotivos, esmuy importanteque se incremente el número de proteínas identificadas como dianasterapéuticasyquesedescubranmoléculascapacesdeinteraccionarconellas.
Eldesarrollodelosmétodosdeensayodealtaproductividad(high-throughputscreening, HTS) ha hecho que la mayor parte de los proyectos dedescubrimiento de fármacos en la industria farmacéutica se inicien por el
estudioautomatizadodeunacoleccióndecompuestos(unaquimioteca)comoligandosdeunadeterminadadianaqueseconsideraprometedoraparatratarunaenfermedad.Losresultadosdeestafaseinicial,delaquedependentodas
las posteriores, están condicionados, obviamente, por la calidad de laquimioteca investigada. En principio, es deseable que represente moléculascon la mayor diversidad estructural posible, para que sea máxima la
probabilidad de que algunas de ellas se unan a dianas diversas. En otraspalabras,lasquimiotecasempleadasenlabúsquedadecompuestosbioactivosdebenocuparunaregiónlomásampliaposibledelespacioquímico.
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El espacio químico se define como el conjunto de todas las moléculas que
cumplen una serie de reglas estructurales establecidas previamente, y lasdimensionesdedichoespacio,enlugardelascoordenadasespacialesquenosson familiares, son tres omáspropiedadesdedichasmoléculas. Esta noción
puedeaplicarseaotras situaciones,peroenel campodeldescubrimientodefármacos el espacio químico relevante es el que forman las moléculas conactividad farmacológica. En la Figura 2 se representa el espacio químico,
definido por tres propiedades que corresponden a los tres ejes decoordenadas, y se indican regiones en las que existen determinadaspropiedadesterapéuticas,asícomootraenlaqueexisteactividadporvíaoral.
Lasregionesdelespacioquímicoconocidasenlaactualidadcorrespondenalasestructuras de los productos naturales y de síntesis. Sin embargo, no existegarantíadequeestasregiones,queestánlimitadasporlostiposdeestructuras
alasquepermitenaccederlasrutasbiosintéticasylasmetodologíassintéticasconocidas, sean las más adecuadas para la búsqueda de moléculas conactividad biológica. De ahí la importancia de la investigación en nuevos
métodosde síntesis quepermitan generar estructurasmuydiferentesde lasconocidasactualmente.
Figura2.Representaciónesquemáticadelespacioquímico
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Laformatradicionaldeconseguirdiversidadestructuralconsisteenintroducir
diferentessustituyentesentornoaunnúcleocomún;estaes lametodologíaempleada, por ejemplo, en la Química Combinatoria. Sin embargo, estamaneradeprocederconduceúnicamentea laocupacióndelespacioquímico
entornoalpuntoquecorrespondealesqueletonosustituido(Figura3).Sisedeseapoblarelespacioquímicodeunamaneramáscompletaysistemática,loideal sería empezar por generar una elevada diversidad de esqueletos y
despuésunaseriedeanálogosdecadaunodeellos(Figura4).Estaestrategiase conoce como “síntesis orientada a la diversidad” (diversity-orientedsynthesis, DOS)20,22,23y, a pesar de su sencillez conceptual, es relativamente
reciente,yaquefuepropuestaporSchreiberen2000.24
Desde su introducción, este concepto ha sido ampliamente aceptado comoherramienta para el estudio de procesos biológicosmediante la genómica y
proteómicaquímicas,enlasqueseestudialafuncióncelulardeunaproteínamediante su bloqueo con moléculas orgánicas en lugar de utilizar unaalteración de los genes que codifican la proteína.25,26Por tanto, la síntesis
orientadaaladiversidadestáresultandoesencialparaelcampodelaQuímicaBiológica(traducciónhabitual,aunqueincorrecta,deChemicalBiology),queseocupa del estudio de los procesos biológicos utilizando como herramientas
moléculasorgánicas.TambiénsehanempleadoconéxitométodosbasadosenDOS para la identificación de compuestos cabeza de serie en el ámbito deldescubrimientodefármacos.27,28
Compuestos de partida sencillos
Un esqueleto
Diversidad de sustituyentes
Figura3.Ocupacióndelespacioquímicopormanipulacióndeunúnicoesqueleto.Cadapuntogrisrepresentauncompuestoderivadodelesqueletoprincipal
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Diversidad de esqueletos
Compuestos de partida sencillos
Diversidad de sustituyentes
Diversidad de sustituyentes
Diversidad de sustituyentes
Diversidad de sustituyentes
Diversidad de sustituyentes
Diversidad de sustituyentes
Figura4.Ocupacióndelespacioquímicoatravésdelasíntesisorientadaadiversidad(DOS).Cadapuntogris representaun compuestoderivadodeunode losesqueletosimplicadosUnade lasmanerasde llevara cabounaexploraciónsistemáticadelespacio
químico se representa en la Figura 5, y se conoce como estrategia deconstrucción-emparejamiento-acoplamiento (build-couple-pair).20, 29 La etapade construcción implica simplemente la síntesis de losmateriales de partida
adecuadamente funcionalizados para poder llevar a cabo las etapasposteriores. En la fase de emparejamiento, se combinan dichos materiales,idealmente en un solo paso mediante el empleo de reacciones
multicomponente, para dar lugar a un incremento inicial de complejidad.Finalmente,en lafasedeacoplamientoseaprovechanlosgruposfuncionalespresentes en los materiales de partida para llevar a cabo una reacción
adicional de generación de complejidad estructural, generalmentemedianteprocesosdeciclación.
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Build Couple Pair
Functional group designed for pair stage (reactivity 2)
Functional group designed for couple stageFunctional group designed for pair stage (reactivity 1)
Grupo funcional diseñado para la fase de acoplamiento (couple)Grupo funcional diseñado para la fase de emparejamiento (pair), reacción 1Grupo funcional diseñado para la fase de emparejamiento (pair), reacción 2
Figura5.Laestrategiaconstrucción-acoplamiento-emparejamiento(build-couple-pair)paralogrardiversidadestructuralNohayunmétodoúnicoparadeterminareltamañodelespacioquímico,peroapartirdealgunassuposicionesdepartidarazonables(compuestosformados
porC,H,N,S,O,unmáximode30átomosycuatrociclos)sehaestimadoen1063moléculas.30Esunnúmeroinmenso,difícildeconcebir.Comoreferencia,el Chemical Abstracts contiene 1,43 x 108 compuestos descritos en la
bibliografíaquímicaapartirde180031y laedaddelUniversoesde4,3x1017
segundos. No existe, por tanto, la posibilidad de sintetizar ni siquiera unapequeña fracción de este conjunto de compuestos. Por este motivo, es
frecuente tratardedirigir laconstruccióndequimiotecasDOShacia regionesdelespacioquímicoenlasqueseconsiderequeexisteunamayorprobabilidaddeéxito.Unaposibilidadeselempleocomoguíade losproductosnaturales,
ya que se considera que han sido “optimizados” en el transcurso de laevolución para interaccionar con biomoléculas. Otra posibilidad es basar eldiseñode lasquimiotecasenelconceptodeestructuraprivilegiada.Se llama
asíaunaseriedefragmentosestructurales,confrecuenciaheterocíclicos,queestán incluidosencompuestosquehandemostrado lacapacidaddeunirsea
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dianasfarmacológicasvariadas,porloqueseinterpretaquedichasestructuras
tienenunaespecialafinidadporelmaterialbiológico.32
Para ilustrar la construcción de quimiotecas basada en estos principios,mencionaré dos ejemplos procedentes de mi grupo de investigación. En el
primer caso, la quimioteca se construyó alrededor de un núcleo detetrahidropiridina, fácilmente accesible a través de una reacciónmulticomponente que previamente habíamos puesto a punto a partir de
materiales de partida sencillos y económicos. 33 Las transformacionesposteriores incluyeron, entreotros, procesosdedeshidrogenaciónparcial34ocompleta, 35 reacciones de reducción diastereoselectiva, 36 de Povarov, 37 de
metátesis, 38 , 39 de Diels-Alder38 y de Pictet-Spengler. 40 Algunas de estastransformacionesseresumenenlaFigura6.
NR1
CH3
ZR3
O
OR6
R4
NR1
CH3
ZR3
OR4
N
ZR3
O
OR6
R7
N
ZR3
O
R7
N
ZR3
O
OR7
R8R2
N
CH3 ZR3
O
OR2
N OCH3
O
H
H HH
Pumiliotoxina C
NH
CO2Et
NR1CH3
CO2EtH
HR
H3C
NH
H
HN CH3
ZR3
OR4R5
MCR
Figura6.Ejemplosdeconstruccióndequimiotecasorientadasadiversidadapartirdederivados de 6-alcoxi-1,4,5,6-tetrahidropiridina procedentes de una reacciónmulticomponente
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Enelsegundoejemplo,lasmoléculasestánconstruidassobrenúcleosdepirrol
procedentestambiéndeunareacciónmulticomponente,queenestecasosellevóacaboencondicionesmecanoquímicas.41,42,43Algunosdelosprocesosdeciclación que se llevaron a cabo posteriormente para dar lugar a diversos
esqueletosheterocíclicos44seresumenenlaFigura7.
NR5
OOR3
NR5
OOEt
OCH3
CO2Et
N R2
OOEt
Ar
NCH3
OOR3
R
N CH3
OOR3
N Rn
N CH3
OOR3
OEtO
( )n
n = 1,2
N
N
OR3
O
OEtO
( )n12-22
NCH3
O
OEtNH3C
O
EtO( )n
R2
COR3
NR1
R5
R4
MCR mecanoquímica
R2
COR3
OR5
R4
O NH2
R1
Figura7.Ejemplosdeconstruccióndequimiotecasorientadasadiversidadapartirdederivadosdepirrolprocedentesdeunareacciónmulticomponente
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3.SÍNTESISORGÁNICACONBIOMOLÉCULASCOMOSUSTRATOSDando por sentada la relevancia de la síntesis en el descubrimiento y
obtención de fármacos con estructura de moléculas orgánicas pequeñas,quisiera hablar ahora de su importancia en los fármacos biológicos, dondepuede no resultar tan evidente. Dedicaré, por tanto, el resto del discurso a
esteaspectodeldescubrimientodefármacos.3.1.MODIFICACIÓNQUÍMICADEPROTEÍNAS
La modificación química de las cadenas laterales de determinadosaminoácidos, formando éstos parte de una proteína, permite la posteriormanipulaciónquímicadeéstayconstituyeelejemplomássencillodesíntesis
orgánica realizada sobre una biomolécula como sustrato. Por ejemplo, laelevada nucleofilia del grupomercapto de la cisteína permite su alquilacióncon derivados de maleimida a través de reacciones de adición de Michael
(Figura8).
RN
O
O
Adición de Michael
HN
SH
O
OHN
S
O
O
RN
O
O
Cys
Figura8.LaadicióndeMichaeldeunresiduodecisteínacontenidoenunaproteínaaunderivadodemaleimida
Estatransformaciónhaencontradonumerosasaplicaciones.Porunlado,esunmétodomuyeficazparafijarcovalentementeproteínasasoportessólidosparaestudiardespuéssuafinidadporcoleccionesdemoléculas.Comoejemplo,se
representa en la Figura 9 el método empleado por Schreiber para fijar unaproteína a una lámina de vidrio, aprovechando que éste contiene grupossilanol, para posteriores estudios de Química Biológica de quimiotecas
orientadasadiversidad.45
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SiOH
O SiOH
O SiOH
SiO
O SiO
O SiO
SiHO O
NH
O
NO
O
SiO OH
NH
O
NO
O
Si
NH2
SiEtO
EtONH2EtO1.
O
N
O
O
ON
O
O2.
SiO
O SiO
O SiO
SiHO O
NH
O
NO
O
SiO OH
NH
O
NO
O
Si
NH2
Proteína Proteína
Proteína
Figura9.Fijacióncovalentedeproteínasasoportessólidos
Las adiciones deMichael a unidades demaleimida se han utilizado tambiénpara lograr la conjugación de fármacos de estructura polipeptídica con
proteínastransportadoras.Unejemploeselcasodelasincretinas,unafamiliade polipéptidos que resultan muy prometedores en el tratamiento de la
diabetes46pero que, como es habitual en este tipo de biomoléculas, soninadecuadascomofármacosacausadesureducidaduracióndeacción,quesedebeasumetabolismoporpartedeunadipeptidasaplasmática (DPP-IV)ya
su rápidaeliminaciónpor vía renal.Unamanerade retrasarambosprocesosconsiste en asociar el péptido a seroalbúmina, que dificulta el acceso de laspeptidasas y, a causa de su gran tamaño, evita la filtración glomerular. El
antidiabético experimental CJC-1131 consta de una molécula de GLP-1, laincretinanaturalhumana,modificadapor sustitucióndel segundoresiduodeL-Ala por D-Ala, con objeto de dificultar su hidrólisis por DPP-IV, y a la que,
además, se ha añadido un resto de lisina a su extremo C-terminal. El grupoamino de esta lisina se une, a través de un espaciador, a un fragmento demaleimida. Una vez en el plasma, la maleimida reacciona con residuos de
cisteínadelaalbúminaydalugaralsistemaconjugado(Figura10).
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S
Lys
HN
OO O
HN
O
N
O
O
Albúmina
GLP-1 modificada
Espaciador
CJC-1131
Figura10.ProductoconjugadoformadoinvivoporreacciónentreelfármacoCJC-1131ylaalbúmina
3.2.QUÍMICACLICKUna reaccióndebioconjugaciónpuededefinirse comouna reacción sintéticaque tienecomosustratoalmenosunabiomolécula,dando lugaraunenlacecovalente. Las biomoléculas modificadas sintéticamente que se generan así
tienenmuydiversasaplicaciones,queincluyen:
1. Monitorizacióndeprocesoscelulares.2. Estudiosdedistribucióndeproteínas.3. Estudiossobrelafuncionalidaddeenzimas.4. Vectorizacióndefármacoshacialugaresespecíficos.5. Generacióndeimágenesdebiomarcadores.
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En síntesis orgánica, la expresión “química click” no designa, en principio, a
unareacciónconcreta,sinoaunconceptoquepretendeimitarlamaneraenlaquelanaturalezaconstruyesusestructuras,yquebusca,entreotrosobjetivos,lograrlacompatibilidadentrelasíntesisquímicaylasmoléculasbiológicas.En
general, la química sintética que cumpla esa condición se describe como“química bioortogonal”, en el sentido de que no interfiere las reaccionesbioquímicas(es“ortogonal”aellas).47,48
El concepto de reacción click fue propuesto inicialmente por Sharpless. Unareaccióndebereunirlassiguientescondicionesparapodersercalificadacomotal:49
1. Tenerlugarenunasolaoperaciónsintética.2. Darrendimientosmuyaltos3. Darlugaraproductosdeelevadaestabilidad4. Generarunmínimonúmerodesubproductosnotóxicos.5. Serrápida,irreversibleytranscurrirconelevadorendimiento.6. Permitirlaconstrucciónmodulardeestructurascomplejas.
7. Si sevaa llevara caboenunentornobiológico, ser compatible conelagua.
Laprimerareacciónqueseconsideródeformageneralizadacomomerecedora
de ser calificada como click es la cicloadición 1,3-dipolar entre alquinos yazidas para dar derivados de 1,2,3-triazol. Esta reacción fue descrita porprimera vez por Huisgen, quien la llevó a cabo en condiciones térmicas y
encontró que se formaban los dos posibles productos regioisoméricos, conestructurasde triazol1,4- y1,5-disustituidos.50,51Enelaño2002,Meldal,porun lado, 52 y Fokin y Sharpless, por otro, 53 descubrieron de forma
independienteunaeficazcatálisisdeestacicloadiciónenpresenciadesalesdeCu(I). Esta variante de la reacción de Huisgen suele designarse de formaabreviada como CuAAC (copper-catalyzed azide–alkyne 1,3-dipolar
cycloaddition), y tiene la ventaja respecto a la reacción original de poderllevarse a cabo a temperatura ambiente y ser regioselectiva, ya queproporciona exclusivamente triazoles 1,4-disustituidos. Unos años después
FokinyJiadescribieronuncatalizadorderutenioquepermitellevaracabounareacción análoga, que se conoce como RuAAC (ruthenium-catalyzed azide–
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alkyne 1,3-dipolar cycloaddition) y que proporciona de forma regioselectiva
triazoles1,5-disustituidos(Figura11).54,55
Reacción de Huisgen
RuAAC
Calor
R1N N
N
R2H
Isómero 1,4-disustituido +
R1N N
N
HR2
Isómero 1,5-disustituido
R1N N
N
R2H
Isómero 1,4-disustituido
R1
NN+
N–
R2
H
R1
N N+N–
R2
H
R1 N N+ N–
C CR2 H+
R1N N
N
HR2
Isómero 1,5-disustituido
CuAAC
Figura11.Variantesdelacicloadición1,3-dipolarentreazidasyalquinos
La reacción CuAAC ha encontrado una gran aplicación en QuímicaFarmacéuticayenQuímicaBiológica,empleándosemuyamenudoparalograrla unión de dos fragmentos activos en una sola molécula. 56 , 57 , 58 , 59 , 60 Sin
embargo,comoreglageneralnopuedellevarseacaboenentornosbiológicosacausade laelevadatoxicidadde lasespeciesdeCu(I)ydesudesactivacióncomo catalizadores por coordinación con diversos grupos funcionales de las
biomoléculas. Aunque recientemente se han encontrado formas de superarparcialmenteesta limitación,61estosproblemashanservidodeestímuloparael desarrollo de reacciones de cicloadición que no requieran catalizadores
metálicos. La primera se debe al grupo de Bertozzi, y aprovecha la elevadareactividad asociada a la tensión angular de alquinos cuyo triple enlaceperteneceauncarbociclodeochomiembros,queseincrementamediantela
presencia de dos átomos de flúor, fuertemente aceptores, en la posiciónvecina. A partir de estos sustratos altamente reactivos, la reacción decicloadición dipolar tiene lugar en condiciones suaves, aunque, al faltar el
efecto director del catalizador de cobre, proporciona los dos regioisómerosposibles(Figura12).62Estaestrategiahasidodesignadacomostrain-promotedazide–alkyne1,3-dipolarcycloaddition(SpAAC).
-25-
Una alternativa a los cicloalquinos son los cicloalquenos de configuración
trans, especialmente el trans-cicloocteno, que está muy tensionado comoconsecuenciadeladistorsiónqueinduceenelanillocarbocíclicolageometríadeldobleenlace.
F
F
R1 N N+ N–+ SpAAC F
F
NN
NR1
F
F
NN
N R1
+
RR R
R R
R1 N N+ N–+
SpAAC
(a)
(b) NN
N R1
R
NN
NR1
+R
Figura12.LaestrategiaSpAAC.(a)Reaccióndecicloadición1,3-dipolarconderivadosde ciclooctino. (b) Reacción de cicloadición 1,3-dipolar con derivados de trans-ciclohexenoSehanutilizadootrasreaccionesdecicloadicióncomobaseparaprocesosde
bioconjugación.Lacicloadición[4+2]eslaclásicareaccióndeDiels-Alder,enlaqueseformaunciclodeseiseslabonesapartirdeuncompuestodepartidaqueaporta cuatroátomosalnuevoanillo yque contienedosdoblesenlaces
conjugados (dieno) y de un segundo compuesto, del que proceden los dosátomos restantes del nuevo anillo y que contiene un doble enlace aislado(denominadodienófilo).Aunqueexistenejemplosdesuusoenreaccionesde
bioconjugación, tieneel inconvenientedequeel aductopuede revertir a loscompuestos de partida. Una manera de superar este problema es emplear
como dieno un sistema de 1,2,4,5-tetrazina, ya que en ese caso el aductoinicialmente generado evoluciona rápidamente por pérdida de unamoléculade nitrógeno y no tiene la opción de regenerar los compuestos de partida
medianteunmecanismodetiporetroDiels-Alder(Figura13).Lareaccióndelatetrazina con alquenos se clasifica como un proceso hetero Diels-Alder dedemanda electrónica inversa (iEDDA) porque en ella el dienófilo es de baja
densidadelectrónica.
-26-
Diels-Alder
Retro Diels-Alder
NNN N
R
R
Diels-Alder
Retro Diels-Alder NN
NN
R
R
- N2 HNN
R
R
1,2,4,5-Tetrazina
Figura 13. Reacciones de Diels-Alder convencionales y empleo de 1,2,4,5-tetrazinacomoheterodienodedemandaelectrónicainversaSeresumeacontinuaciónunejemplorelativamentesencillodeaplicaciónde
estastécnicasalasíntesisdesistemasdetransportedefármacos.
Laincorporacióndeanticuerposalasuperficiedenanopartículas,dandolugara inmunonanopartículas, permite incrementar la selectividad y especificidad
de su distribución en comparación con las nanopartículas de actuaciónpasiva.63Lospolímerosanfifílicos tienen lapropiedaddeautoensamblarseencontacto conel aguadando lugar a unananoestructuraque tieneel interior
lipófiloypuedeencapsularmoléculasorgánicasyunacoronahidrófilaexterior,quequedaexpuestaalambienteacuoso.Siseincorporananillosdefuranoalpolímero, las nanopartículas correspondientes los presentarán hacia el
entornoacuoso.Schoichetdemostróquelaadicióndeanticuerposalosquesehabía incorporado una unidad demaleimida daba lugar reacciones de Diels-Alder que permitían la unin covalente de ambas estructuras. Esta técnica
permitió la preparación de nanopartículas asociadas covalentemente atrastuzumab,unanticuerpomonoclonaldirigidoaHER-2.Estaproteínaesuna
dianamuy importante en varios tipos de tumores, especialmente demama(Figura14).
-27-
O
O
NO
O
O
O
N
O
OO
H H
N
O
O OH H
O
O
O
Diels-Alder
Trastuzumab (anti-HER-2)
N
O
O O
H H
Me O O O O
MeO
OH
169Me CO2H
24
OO
Me OHN
O O71
HN
O
O
Auto-ensamblaje
Poli(TMCC-co-LA)-g-PEG-furano
Agua, pH 5,5, 37 °C
Her-2
Figura 14. Síntesis de inmunonanopartículas por reacciones de Diels-Alder. Laestructura del fragmento extracelular de HER-2 unida al fragmento Fab deltrastuzumabhasidorepresentadaconChimera1.10apartirdepdb1n8z
-28-
4.SÍNTESISORGÁNICAINTRACELULAR
4.1. PROTEÓMICA QUÍMICA. APLICACIONES DE LA SÍNTESIS IN VIVO ALDIAGNÓSTICOPORIMAGEN
Laproteómicaquímicasebasaenelusodemoléculasorgánicascomosondas
para investigar la distribución y función de las proteínas, proporcionarinformación sobre las interacciones entre éstas y validar nuevas dianasfarmacológicas. Esta nueva rama de la ciencia es actualmente esencial en el
descubrimientoydesarrollodefármacos.64,65,66,67
Laformacióndeimágenesbasadaenfluorescenciapermitelavisualizaciónnoinvasivadelasbiomoléculasparainvestigarsusfunciones.Porestemotivo,el
descubrimiento de la proteína verde fluorescente, premiado con el premioNobel de Química en 2008,68supuso una revolución en muchas áreas de labiología. El empleo de la química bioortogonal, cuyos principios se han
resumido brevemente en el apartado anterior, ha permitido llevar a caboestudios celulares de la interacción entremoléculas pequeñas y proteínas.69Como ejemplo, se resumen a continuación algunos estudios basados en el
empleo de 1,2,4,5-tetrazinas en reacciones hetero Diels-Alder de demandaelectrónicainversa(iEDDA).70
Enunaaproximaciónalalocalizacióndeladianaintracelulardeunfármaco,se
puede introducir en un cultivo celular un análogo de dicho fármaco que sehaya modificado mediante la introducción de un fragmento de trans-
cicloocteno en una parte de la molécula que, de acuerdo con estudios derelaciónestructura-actividadprevios,noseaesencialparalainteracciónconsudiana.Deentrelasmilesdeproteínaspresentesenlasuperficieoelinteriorde
la célula y que forman el proteoma de ésta, este compuesto debe unirseselectivamente a su diana. Si a continuación se adiciona un derivado detetrazina,dotadodefluorescenciaparafacilitarlamonitorizacióndelproceso,
debe tener lugar una reacción hetero Diels-Alder en la que se genera unaunión covalente entre el fármaco y el fragmentode tetrazina. Puestoqueelfármaco,asuvez,seencuentraunidoasudiana,elprocesoinducelaemisión
fluorescente por parte de ésta (Figura 15). Este método ha permitido la
-29-
localización intracelular de la diana de un elevado número de fármacos,
incluyendoeltaxol,71olaparib,72foretinib73ydasatinib,74entreotrosmuchos.
Proteoma
1
N
NN
N
NHN
2iEDDA
N
NN
N
NN
NN
- N2
NHN
Célula viva
Marcaje fluorescente de proteínas dentro de la célula
Figura 15. Localización de la diana intracelular de un fármaco basada en sumarcajecovalente conderivados fluorescentesde tetrazina.Etapa1:Unióna sudianadeunfármaco, al que se ha incorporado un resto de trans-ciclooctenilo. Etapa 2:MarcajefluorescentedelaproteínaunidaalfármacopormediodeunareacciónheteroDiels-Alder del fragmento de trans-ciclohexeno con un derivado fluorescente de 1,2,4,5-tetrazinaEstaaproximaciónrequiere,obviamente,disponerdederivadosfluorescentesde la 1,2,4,5-tetrazina que actúen comomarcadores. Se ha descrito un gran
número de compuestos de este tipo,muchos de los cuales son actualmentecomerciales.EnlaFigura16serepresentanalgunosejemplosrepresentativos,derivadosde conocidas estructuras altamente fluorescentes comoel BODIPY
(compuesto1),lacumarina(HELIOS347Me)ylarodamina(Rh-5-Tz).
-30-
H2N O O
MeN N
NN Me
HELIOS 347Me
N B N
Me
Me
Me Me
Me
Me
N N
NNMe
F F
O
NNN
N
Me
Me2N N Me
Me
+
Rh-5-Tz
1
Figura16.Algunosderivadosfluorescentesde1,2,4,5-tetrazina
Estametodologíapermite tambiénelmarcaje fluorescentedeproteínaspara
lasquenosedisponedeligandosconocidos.Enunaprimeraetapa,seprocedea la modificación de la proteína que se desea estudiar mediante laincorporación de un aminoácido no natural portador de un resto de trans-
ciclooctenilo,utilizandotécnicasdegenéticamolecular.Enunasegundaetapa,la reacción del fragmento de trans-cicloocteno con un derivado fluorescentede1,2,4,5-tetrazinaconducealmarcajecovalentedelaproteína(Figura17).
Proteoma
1
H2N
HO2C
N
NN
N
2iEDDA
NHN
Figura17.Marcajefluorescentedeunaproteínaparalaquenoseconocenligandos
4.2.HACIAELDISEÑODERUTASMETABÓLICASARTIFICIALES
El metabolismo celular es un proceso extremadamente complejo, en el quecentenaresdeenzimascatalizanmúltiples reaccionesdemaneraorquestada.Puedeespecularsecon laposibilidaddediseñare implementardentrode las
células rutas metabólicas artificiales, compatibles con los naturales y
-31-
destinados a la curación de enfermedades metabólicas o, en general, a la
manipulación de la actividad de las células demaneras difíciles de imaginarhoyendía.
Para poder avanzar hacia objetivo, todavía lejano, de la creación de rutas
metabólicasartificialesesnecesarioeldesarrollodecatalizadoresyreaccionesque permitan llevar a cabo química sintética compatible con el ambientecelular, que puede o no corresponder a reacciones presentes en la
naturaleza. 75 Aunque este es un terreno casi sin explorar, es interesantedestacar que ya se han logrado llevar a cabo varias clases de reaccionescatalizadas por metales de transición en entornos biológicos, incluyendo el
interior de células vivas. 76 , 77 , 78 , 79 , 80 Estas reacciones son especialmentesignificativasdebidoaque,apesardelagranversatilidaddelasenzimascomocatalizadores, hay muchos tipos de transformaciones sintéticas de gran
relevancia que no pueden ser logradas con las enzimas conocidas, como lasindicadas en la Figura 18 (entre otrasmuchas). En cambio, estas reaccionessonposiblesenpresenciadecatalizadoresbasadosendeterminadosmetales
detransición.
Br
OR
O+ OR
O
Heck
BY2
Metátesis
+ XSuzuki
X X +
Figura18.Algunas reaccionesde formacióndeenlaces carbono-carbonoqueno soncatalizadasporenzimas
El grupo del profesor Mascareñas, en la Universidad de Santiago deCompostela, es muy activo en este campo, habiendo descrito, entre otras,reaccionescatalizadasporpaladiolocalizadasenlamitocondria,orgánuloque
es particularmente activo en el metabolismo oxidativo, 81 y reacciones
-32-
catalizadas por oro o rutenio que pueden llevarse a cabo en paralelo en el
interior de células de mamífero.82Para dar una idea de las dificultades quedeben superarse en el desarrollo de este tipo de química, comentaré conciertodetallelasúltimastransformacionesmencionadas.
Unprimerpasoeneldesarrollodequímicacompatibleconentornoscelulareseseldelautilizacióndeaguacomomediodereacción.Estaetapainicialnoestrivial,yaqueengeneralloscompuestosorgánicossonmuypocosolublesen
agua y, además, en el caso de las reacciones catalizadas por especiesorganometálicas,éstasnosuelenserestablesalcontactoconelagua.Porello,el primer objetivo fue poner a punto un complejo de estructura Au(I)Cl [L],
donde L representa un ligando, que sirviera como catalizador en medioacuoso. La elección de derivados de cloruro de oro (I) se debió a que suscomplejos suelen ser tolerantes al aire y la humedad, aunque tienen el
inconvenientedequesureactividadsueleserbajaanoserqueseadicionensales de plata, que captan el anión cloruro y promueven la reacción. Undescubrimientoprometedor fueque,enuna reacciónmodelo llevadaacabo
en agua, la presencia de sales de plata fue innecesaria, lo que indicó que elagua puede llevar a cabo el papel de estabilización del anión cloruro. Seprocedióentoncesaestudiarlahidroarilaciónintramoleculardelsustrato1al
derivadofusionadodecumarina3enpresenciadeunaseriedecomplejosdeoro, encontrándose que la reacción, aunque lenta, procedía con buenrendimiento pero se necesitaba la presencia de un 20% de acetonitrilo por
limitaciones de solubilidad del material de partida. Se investigó después lacitotoxicidaddeloscompuestos1y3ydeloscatalizadoresempleadosfrenteacélulas HeLa, encontrándose una casi total ausencia de toxicidad para los
compuestosorgánicos.De loscatalizadoresensayados,2 resultó ser tambiénpococitotóxicoyfueseleccionadoparallevaracabolosestudiosposteriores.Finalmente,sedemostrólaaparicióndelafluorescenciapropiadelcompuesto
3enel interiordecélulasHeLa tratadasconelprecursor1 yel catalizador2(Figura19).
-33-
N O O
Ph
NN
N
PAuCl
N O O
PhH H
H2O / CH3CN (8:2), 37 °C, 24 h
3 (83%)
Sin necesidad de aditivos de Ag+
1
2
Figura19.ReaccióndehidroarilaciónintramolecularcatalizadaporAu(I)enelinteriordecélulasHeLaPara completar el estudio, se investigó la posibilidad de llevar a cabo unasegundareacción,catalizadaenestecasoporrutenio,enlascélulasenlasque
previamentesehabía llevadoacabolareaccióncatalizadapororo.Paraello,se incubarondichascélulasconelcompuesto fluorescente4yuncatalizadorderutenio,observándose la reaccióndeO-desalilaciónmostradaen laFigura
20.Esimportantedestacarqueesteexperimentodemostróporprimeravezlaposibilidad de llevar a cabo en una célula dos reacciones catalizadas pormetales de transición en paralelo, sin interferencia entre ellas. En otras
palabras, las reacciones no solo fueron bioortogonales (compatibles con lacélula viva en la que se llevaron a cabo), sino también ortogonales entre sí.Este tipo de comportamiento es indispensable si se pretende, en el futuro,
diseñarrutasmetabólicasartificiales,en lasquedeberáncoexistirnumerosasespeciescatalíticas.
O O
NCH3CH3
H3C [Ru]
O OH
NCH3CH3
H3C
54
+ +
Figura 20. Reacción de O-desililación catalizada por un complejo de rutenio en elinteriordecélulasHeLapreviamenteincubadasconloscompuestos1y2
-34-
Una reacción crucial en la síntesis orgánica moderna es la metátesis, cuya
importanciafuereconocidaconlaconcesióndelpremioNobeldeQuímicade2005. Recientemente, Ward ha descrito por primera vez una reacción demetátesis llevada a cabo en el interior de una célula.83 Para proteger el
delicadocatalizadorderutenionecesarioparallevaracabolareacción,secreóuna enzima artificial a partir de la proteína estreptavidina, que contiene unprofundobolsilloquepresentaunagranafinidadpor labiotina. Sintetizaron,
por otra parte, un compuesto que combina la biotina con uno de loscatalizadores más empleados para promover la reacción de metátesis, unaespeciederutenioconocidacomocatalizadordeHoveyda-Grubbsdesegunda
generación.Seadministróestecompuestohíbridoabacteriasquehabíansidomodificadasparaexpresarestreptavidinaensuperiplasma,loquecondujoalaformación en dicho espacio celular de una enzima artificial dotada de un
centrocatalíticoderutenioycapazdecatalizarreaccionesdemetátesiscomolaquesemuestraenlaFigura21.
HNNH
S
O
NH
OH
H Me
Me
Me
MeN N
RuOCl
Cl
MeMe
Me
Biotina
Catalizador de Hoveyda-Grubbs (2ª generación)
[Ru]
HO O O
HO O O
Enzima artificial
Biotina
EstreptavidinaBiotina
Estreptavidina
Figura 21. Reacción de metátesis catalizada dentro de una célula por una enzimaartificial. Se muestra la estructura de rayos X del complejo estreptavidina-biotina,representadoconChimera1.10apartirdepdb1mk5.
-35-
5. OBTENCIÓN Y MEJORA DE FÁRMACOS BIOLÓGICOS MEDIANTESÍNTESISORGÁNICA
Desdeelpuntodevistaestructural,lamayorpartedelosfármacosbiológicosson proteínas, polisacáridos, o bien estructurasmixtas de tipo glicoproteína.Los fármacos biológicos se obtienen a partir de seres vivos utilizando
tecnologías de ADN recombinante y, a diferencia de lasmoléculas orgánicaspequeñas,sonmezclasdenumerosasespeciequímicas.Aunquees frecuenteconsiderar los fármacos biológicos y los de síntesis como pertenecientes a
ámbitos distintos que además compiten entre sí, los avances de la síntesisorgánicaestánhaciendoquelafronteraentreamboscamposseacadavezmásborrosa. Dichos avances están permitiendo lograr la obtención de fármacos
biológicosenformadeunaespeciequímicapuraconuncontrolcompletodesu estructura, lo que inevitablemente debe tener consecuencias sobre suspropiedadesterapéuticas.
5.1.VACUNASSINTÉTICAS
Las vacunas se han obtenido tradicionalmente a partir de bacterias o virusenteros, que han sido previamente alterados o inactivados para reducir suvirulencia (Figura22).Sinembargo,estemétodoconduceaunaconsiderable
variabilidadentrelotes,asícomoareaccionesimnunológicasimproductivasy
Antígenos
Proteína transportadora
Carbohidratos
Péptidos
Moléculas pequeñas
Diseño racional
Espaciador
SíntesisVivo o atenuado
Inactivado
Vacunas convencionales Vacunas sintéticas
Figura22.Diferenciaesquemáticaentrevacunasconvencionalesyvacunassintéticas.
-36-
la posibilidad de reversión del organismo a formas virulentas cuando se
emplean patógenos vivos. Estos problemas se pueden evitar, en principio,utilizandovacunassintéticas,enlasqueelantígenoseconjugaaunaproteínatransportadora,permitiendoundiseñoracionaldelproductofinal.84
5.1.1.Vacunassintéticaspeptídicas
Lasíntesisdepéptidosenfasesólida(SPPS),introducidaporMerrifield,supuso
una novedad tecnológica que aceleró notablemente la investigación enquímicaybiologíadelospéptidosypermitióasucreadorsergalardonadoconelpremioNobeldeQuímicaen1982.85,86Sebasaenelanclajedelpéptidoen
crecimiento a una resina, lo que permite emplear grandes excesos de losreactivos y llevar a cabo las etapas depurificaciónpor simple lavado (Figura23).Deestamanera,losrendimientosdecadapasoindividualaumentanhasta
+
Cl
Resina de MerrifieldAnclaje inicial
CO2CsHNBOC
R1
HNBOC
R1O
O CF3CO2H, CH2Cl2
Desprotección
H2N
R1O
O
CO2HHNBOC
R2
DCC
Acoplamiento del segundo aminoácido
HN
R1O
OC
HNBOC
R2
O
Desprotección
CF3CO2H, CH2Cl2
HN
R1O
OCH2N
R2
O
Desanclaje de la resina
HN
R1OH
OCH2N
R2
OF
Dipéptido
Figura 23. Un ejemplo sencillo de síntesis de péptidos en fase sólida (SPPS),consistente en la preparación de un dipéptido utilizando el grupo tert-butiloxocarbonilo (BOC) como protector del grupo amino y DCC como reactivo deactivacióndelcarboxilo
-37-
niveles casi cuantitativos. Esto es crucial para poder producir péptidos de
interés biológico, que suelen contener un número considerable deaminoácidos, ya que la existencia obligatoria de etapas de activación ydesproteccióndespuésde añadir cada aminoácidohacequeel número total
deetapasdesíntesisseamuyelevado.En la figura24se representaesquemáticamenteunavacunapeptídica típica.En este caso, la proteína transportadora es la hemocianina de la lapa
californiana(Megathuracrenulata).Estaglicoproteína,conocidageneralmentecomoKLH,unacrónimodesunombreeninglés(keyholelimpethemocyanin),induce una potente respuesta inmunológica y se emplea a menudo como
elemento de transporte de haptenos. KLH se une al resto de la vacunamediante lareaccióndeunresiduodecisteínaconunaunidaddemaleimidadel fragmentoespaciador, quea su vez se combina condiversos fragmentos
peptídicos inmunogénicos que se unen al espaciador peptídico mediantequímicaclick.
NO
OS
HN
O
NHHO
NH
O
NN N
NNN
F
Proteína transportadora (KLH)
Péptido 1
Péptido 2
Cicloadición 1,3-dipolar
Adición de Michael a maleimida
Figura24.Estructuradeunavacunapeptídicatípica
Como ejemplo representativo una vacuna totalmente sintética obtenida
mediantetécnicasdesíntesisenfasesólida,comentaréelcasodeunpéptido
-38-
utilizadoenel campodel tratamientodeenfermedadesneurodegenerativas.
Hace tiempo que se trabaja en la inmunoterapia de la enfermedad de
Alzheimermediante el empleode anticuerpos contra la proteínaβ-amiloide.
Sin embargo, esta estrategia no ha dado lugar amejoras en las capacidadescognitivas de lamayor parte de los enfermos en los que se ha ensayado, yademás va acompañada de efectos tóxicos de origen autoinmune.87En este
contexto,resultaprometedoralavacunaUB-311,queestáenfaseIIdeestudioclínicoysecomponededospéptidoscatiónicosobtenidosporsíntesisenfase
sólida y formados por el fragmento 1-11 de la proteína β-amiloide y dos
epitopospeptídicosdelinfocitosTcooperadores(Figura25).88
Figura25.EstructuradelavacunatotalmentesintéticaUB-311
5.1.2.VacunassintéticasglucopeptídicasLas células están recubiertas de glicoproteínas, y los oligosacáridospertenecientes a éstas tienen un papel importante en los fenómenos de
reconocimiento e interacción entre células y de células con la matrizextracelular. Una característica universal de las células tumorales es queexperimentan cambios en sus patrones de glicosilación, por lo cual estos
carbohidratos modificados (tumor-associated carbohydrate antigens, TACAs)pueden servir de antígenosenel diseñode vacunas contra el cáncer.89,90Lasdificultadesencontradasenelaislamientoypurificacióndeestosantígenosa
partirdefuentesnaturaleshanllevadoaplantearsuobtenciónportécnicasdesíntesisorgánica.91Inicialmente se obtuvieron vacunas correspondientes a un solo antígeno,
destacando las que desarrolló el grupo del profesor Danishefsky en launiversidad de Columbia y el Memorial Sloan-Kettering Cancer Center deNueva York a partir de Globo-H, un hexasacárido que se encuentra
sobreexpresado en las superficies de muchos tumores.92Este compuesto seconjugó a la hemocianina KLH, ya mencionada (Figura 26). Otros antígenos
-39-
utilizados en vacunas de este tipohan sido Lewisy (Ley) y fucosilGM1, entre
otros. Algunas de estas vacunas han alcanzado fases avanzadas de ensayoclínico.Porejemplo,Adagloxadsimolenin(OBI-822)estáenfaseIIIparacáncerdemama.
OHO
HO O O
OH
OOH
HOHO
H3C
OHO
NHAcO
OHO
HO
O
OH
HOO
OH
OH
OO
HO
OH
OH
O
NHHN O
N
O
O
S
Globo-H
KLH
Cys
Espaciador
Figura 26. Estructura de una vacuna construida a partir del antígeno hexasacarídicosintético Globo-H y la proteína KLH. La proteína procede de pdb 4bed y se harepresentadoconChimera1.10
Lasvacunasportadorasdeunúnicoantígenotienenel inconvenientedequerespondensoloaunodelosmúltiplesantígenospresentesenlasuperficiedelostumores.Aunque,enprincipio,esteproblemapodríaresolversemediante
la administración conjunta de varios antígenos asociados a un tumordeterminado, esta aproximación tiene las desventajas de suponer laadministracióndeunacantidadmuyelevadade laproteína transportadoray
de ser más compleja desde el punto de vista sintético por requerir variasetapasdeconjugaciónoligosacárido-proteína,queson laetapamásdifícildetodoelproceso.Además,a lahoradecomercializarunavacunadeeste tipo
sería necesaria la validación de cada componente desde el punto de vista
-40-
regulatorio. Por estos motivos, se ha diseñado una segunda generación de
antígenos multidiana, que contienen varios fragmentos oligosacarídicoscapacesdereconocerdiversosantígenos,representándosedosejemplosenlasFiguras 27 y 28. Cabe destacar que la preparación totalmente sintética de
estructuras con semejante nivel de complejidad fue posible únicamentegracias a un largo proceso previo de investigación básica sobre nuevosmétodosdesíntesisdeoligosacáridos,quenocomentarécondetalle.
KLH
O
HO
HO
OO
OH
O
OHHOHO
H3C
O
HO
AcHN O
OH
O
HO
O
OH
HOO
OH
OH
OO
HO
HO
OH
O
Globo-H
NH
HN
OH3C
O
NH
O
OOO
HO
OH
OH
OO
AcHN
OHO
O
O
OHOH
HO
OHO
HO
HOOH
O
HO
OH
OHMe
O
HN
O
HOO
HO
AcHN
O
O
OHHO OH
AcHNHO
CO2H
Ley
STn
O
NH
O
OOH
AcHN
OHO
OH
OH
OH
HO OTF
O
HOO
HO
AcHN
OH
Tn
HN
HN
O
O
S
NO
O
O
Figura27.Estructuradeunavacunamultidiana,construidaapartirdevariosantígenosoligosacarídicosylaproteínaKLH
-41-
Pam3Cys
O
HO
HO
OO
OH
O
OH
HOHO
H3C
O
HO
AcHN O
OH
O
HO
O
OH
HO
O
HO
OH
O
O
HO
HO
OH
O
Globo-H
NH
HN
OH3C
O
NH
O
OOO
HO
OH
OH
OO
AcHN
OHO
O
O
OHOH
HO
O
HO
HO
HOOH
O
HO
OH
OH
MeO
HN
O
HOO
HO
AcHN
O
O
OHHO
OH
AcHNHO
CO2H
Ley
STn
O
NH
O
OOH
AcHN
OHO
OH
OH
OH
HO O
TF
O
HOO
HO
AcHN
OH
Tn
HN
HN
O
NH
HN
S
O
O
OO
H3C OH
NH
O
O
O
H3C
H3C
H3C
Figura 28. Estructura de una vacunamultidiana, construida a partir varios antígenosoligosacarídicosyunpéptidotripalmitoiladocomoestructuratransportadoraLapreparacióndevacunasbasadasenoligosacáridostotalmentesintéticosse
ha aplicado también al caso del síndrome de inmunodeficiencia adquiridaasociada al virus VIH. Para ello, se han diseñado y sintetizado antígenosoligosacarídicoscorrespondientesalaglicoproteínagp120delasuperficiedel
virus,quesecaracterizanporsualtocontenidoenmanosayqueseunencongran afinidad al anticuerpo humano 2G12.93En la Figura 29 se representa launión de dicho anticuerpo a un oligosacárido de estructura Man9GlcNAc2,
presenteenlaglicoproteína.94
-42-
ManosaN-Acetilglucosamina
Figura 29. Unión de la fracción Fab del anticuerpo 2G12 a un oligosacárido deestructuraMan9GlcNAc2.FigurageneradaconChimera1.10apartirdepdb10p5.
5.2.SÍNTESISQUÍMICADEBIOMOLÉCULASNATURALES
Un buen ejemplo de la capacidad de la química sintética de generarbiomoléculas complejas es la síntesis total de la eritropoyetina (EPO), unaglicoproteína de gran importancia por su papel en la regulación de la
producción de eritrocitos y que supone un mercado de 1010 €/año. Laeritropoyetina aislada de fuentes naturales presenta una elevadaheterogeneidaden loquese refiereasupatróndeglicosilación, loquehace
quelasEPOscomercialessondiferentesentresí,difiriendoensusglicanosenfuncióndelascélulasutilizadasensuproducciónydeotrosfactores.Además,estosfactoreshacequeseanmezclasdevariasespeciesquímicas.
-43-
Eldesarrollodeunmétododesíntesispuramentequímicadelaeritropoyetina
permitiríadisponerdelasdiversasvariantesdelaeritropoyetinaenformadeuna especie química única y estudiar las propiedades de cada una de ellas.Todoellodaría lugaralestablecimientoderelacionesestructura-actividadde
laporciónoligosacarídica,conlaposibilidaddeproducirlaespeciemásactiva,así como preparar análogos no naturales que contribuirían, a su vez, a lasrelacionesestructura-actividad.Lagrandificultaddeestatareaquedapatente
al considerar que, además de los fragmentos de oligosacárido, laeritropoyetina se compone de 166 aminoácidos. Como prueba visual de sucomplejidad, se muestran en la Figura 30 los fragmentos peptídicos y
glucídicosdeunadelasglicoformasdelaeritropoyetinahumana.
3 x
Fracción peptídica (60% de M) Fracción glucídica (40% de M) Figura 30. (a) Estructura del fragmentopeptídicode la eritropoyetina, generada conChimera1.10apartirdepdb1buy.(b)Estructuradelosfragmentosglicosídicosdelaglicoforma1delaeritropoyetinahumana.
La síntesis de péptidos del tamaño de la eritropoyetina no puede abordarse
porlastécnicasconvencionalesyaque,aunquelasíntesisdepéptidosenfasesólida fue revolucionaria en su momento y ha permitido avanzarenormementeenelestudiodeestasbiomoléculas,suaplicaciónestálimitada
porel enormenúmerodepasosde reacción implicados, teniendoen cuentaque la incorporación de cada aminoácido implica etapas de activación,acoplamiento y desprotección. Por ejemplo, la síntesis de un péptido de 16
aminoácidossupone50pasosdereacción,yaunadmitiendoquecadaunode
-44-
ellostranscurraconunexcelenterendimientodel95%,el rendimientoglobal
delprocesoseríatansolodel7,7%(0,9550x100).Ademásdelalongituddelasecuencia de aminoácidos, influyenotros factores. Por ejemplo, los péptidoscon tendenciaa la agregación (porejemplo, lospéptidosamiloides) sonmás
difícilesdesintetizar.El descubrimiento de una técnica sintética conocido como ligadura químicanativa (native chemical ligation, NCL) ha ampliado espectacularmente las
posibilidades de la síntesis química de péptidos (Figura 31).95Este métodopermiteenlazarcongraneficacia fragmentospeptídicosnoprotegidosenunmedioacuoso,contaldequeelextremoN-terminaldeunodeellosseauna
cisteína.
200
100
nº de aminoácidos
Año1906 1932 1962 1992
LIgadura químicaCbz
SPPS
Proteínas más pequeñas
Figura 31. Evolución histórica del tamaño de los polipéptidos accesibles por síntesis
(adaptadadelareferencia95)
Elmétodode ligaduraquímicanativasebasaen larápidareaccióndelgrupo
mercaptodelacisteínaN-terminaldeunodelosfragmentospeptídicosconungrupoéstersituadoenelextremoC-terminaldelotropéptido.Lareacciónescompletamente regioselectiva respectoa lasdemás cisteínasde la secuencia
aminoacídica, lo queprobablemente indica la existencia de un fenómenodeasistencia por parte del grupo amino libre. Una vez enlazados los dosfragmentospeptídicospor la formacióndeungrupotioéster, tiene lugaruna
reaccióndetransposición,conparticipacióndelgrupoaminolibre,quegenera
-45-
el enlacepeptídicodeseadoy liberael grupomercaptode la cisteína (Figura
32).
H2N
SPPS
O
OR
SPPS
O
OHH2N
HS
Tampón acuoso, pH 7
H2NO
O
OHH2N
S
H2NO
HN O
OH
SH
NCL
MFD
H2NO
HN O
OH
CH3
Cys
Ala
Cys
Figura32.Fundamentodelmétodode ligaduraquímicanativa(NCL)acompañadodedesulfuracióndelacisteína(MFD)La aplicación de esta metodología ha permitido al grupo de SamuelDanishefsky la síntesis de la eritropoyetina humana en su glicoforma 1,
utilizando exclusivamente técnicas de síntesis orgánica.96,97Tras obtener, porunlado,losfragmentosdesignadoscomopéptido1apéptido5porquímicaenfasesólidaylosfragmentosoligosacarídicos,éstosseacoplaronalosprimeros
con técnicas de síntesis de glucósidos (Figura 33). Después, como serepresentaenlaFigura34,98losfragmentospeptídicosglucosiladosseunieronsecuencialmentepor técnicasde ligaduraquímicanativa, con transformación
enalaninadealgunosdelosresiduosdecisteínaimplicados,quepudohacerseselectivamente por medio del uso de grupos protectores. Finalmente, se
-46-
procedió al plegamiento de la estructura para dar lugar a eritropoyetina
plenamentefuncional.Otrosgruposdeinvestigaciónestánllevandoacaboestudiossobrelasíntesisde eritropoyetina y otras glicoproteínas pormétodos puramente químicos o
quimioenzimáticos.99,100
Fucosa
Ácido siálico
Galactosa N-Ac-glucosamina
Manosa
N-Ac-Galactosamina
Sitios de desconexión
Ala-60
Ala-125
Cys-29
Ala-98
Aminoácidos protegidos
SPSS
Péptido 11 28
Péptido 229 59
Péptido 39760
Péptido 498 124
Péptido 5125 166
Glicopéptidos para NCL (Figura 32)
Figura33.Etapasinicialesdelasíntesisdelaglicoforma1delaeritropoyetina
-47-
Péptido 5Cys
O
125166
Péptido 4Cys98 124
NCL
Péptido 3Cys60 97
NH
NCL
Péptido 11 28
NH
NCL
NCLPéptido 2Cys
29 59
NH
MFD
Péptido 11 28
NH
Cys Péptido 229 59
NH
Ala Péptido 360 97
NH124
Cys Péptido 5
O
125 166AlaPéptido 4
98
Fucosa
Ácido siálico
Galactosa
N-Ac-glucosamina
Manosa
N-Ac-Galactosamina
Plegamiento
Glicoforma 1 de la eritropoyetina
Figura34.Representaciónesquemáticade lasetapas finalesde la síntesis totalde la
glicoforma1delaeritropoyetina.Adaptadadelareferencia98
-48-
5.3.SÍNTESISQUÍMICADEBIOMOLÉCULASARTIFICIALES
Lacapacidaddeobtenerproteínaspormétodospuramentesintéticospermiteplantear la preparación de estructuras proteicas imposibles de aislar de lanaturaleza, como por ejemplo proteínas enantiómeras de las naturales.
Resulta ilustrativa larecienteobtenciónporsíntesistotaldelenantiómerodela proteína Ras. En su forma natural, Ras es una GTPasa formada por 166aminoácidos, existiendomutaciones de Ras en un 30% de los tumores. Esta
proteínaformapartedeunavíadeseñalizacióncrucialparalaregulacióndelaproliferaciónysupervivenciacelular(Figura35).101
Aunque el objetivo de la inhibición directa de Rasmediante fármacos se ha
perseguidodurantedécadasporconstituirunadelasmáximasaspiracionesenel campo de los fármacos antitumorales, hasta la fecha no se conoceninhibidoresdirectosdeestaproteína,loqueseatribuyeasuelevadaafinidad
TK TKP P
Protein tirosina quinasas
Grb SOS Ras
Raf
MEK
MAPK
Productos de genes específicos
Ciclina D
RNA ribosómico (rRNA)
Activación de la transcripción
Núcleo
GDP GTPRas
Figura35.Representaciónesquemáticade lavíadeseñalizacióndependientedeRas
(adaptadadelareferencia101)
-49-
por su sustrato endógeno y a la carencia de bolsillos hidrófobos a los que
pueda dirigirse un inhibidor potencial. La proteína enantiómera de Ras seconsidera un buen sustrato en el que ensayar agentes peptidomiméticosportadores de residuos D-aminoacídicos, y se espera que su disponibilidad
permitael descubrimientode fármacos capacesde inhibirRasdirectamente.DichaproteínadeRasfuesintetizada,enunaformamarcadaconbiotinayenparalelo con la versión natural formada por L-aminoácidos marcada de la
misma forma, mediante la preparación de cinco segmentos peptídicos porsíntesisenfasesólidaysucombinaciónposteriorporligaduraquímica(Figura36).102
Cys-51
Ala-146
Cys-118
Cys-80
Péptido 11 50
Cys51
Péptido 279
Cys80
Péptido 3117
Cys118
Péptido 4145
Ala146
Péptido 5166
Marcador
SPPS
NCL
Figura36.Resumende lasíntesisde laproteínaKRasenel sentidoretrosintético.La
representacióndelaproteínasegeneróconChimera1.10apartirdepdb5p21.
-50-
6. MOLÉCULAS ORGÁNICAS PEQUEÑAS QUE LLEVAN A CABO LAFUNCIÓNDEFÁRMACOSBIOLÓGICOS
Utilizando técnicas adecuadas, pueden conseguirse efectos terapéuticos queparecenenprincipioreservadosatécnicasbiológicas,comolaterapiagénicaolaedicióngenética,medianteelusodemoléculasorgánicaspequeñas.Como
ejemplo, voy a resumir brevemente la estrategia emergente conocida comoPROTAC (proteolysis-targeting chimera), cuya finalidad es la de promover lahidrólisis de una proteína diana marcándola para su degradación por el
proteasoma.103Ladestruccióndeladianapresentaventajaspotencialessobresu bloqueo, que es la aproximación tradicional, ya que de esta forma no senecesitaqueladianaestépermanentementeencontactoconel ligandopara
queexista laactividadbuscada.Ladegradaciónde laproteínadianaes,en lapráctica, equivalente al bloqueo de la producción de la proteína actuando anivel genético, como puede lograrse con ARN de silenciamiento (small
interfering RNA, siRNA) o bien mediante la edición genética con la técnicaCRISPR-Cas9. Debe señalarse que estas terapias biológicas presentaninconvenientes serios de toxicidad por la posibilidad de afectar a genes
distintosalpretendidooporotrosmotivos.Así,sehademostradounaelevadatasa de mortalidad en ratones tratados con siRNA asociada a toxicidadhepática, 104 lo que produjo una alta tasa de mortalidad en los ratones
experimentales. Por otra parte, se ha demostrado recientemente quetratamientos de tipo CRISPR–Cas9 ocasionan daños en el ADN asociados adefectosderegulacióndel“guardiándelgenoma”p53,asícomodetencióndel
ciclo celular, lo que implica riesgos evidentes de carcinogénesis asociados aestaterapia.105
Enlafigura37secomparanambostiposdeestrategiasterapéuticas.
-51-
Figura37.Comparacióndelasestrategiasterapéuticasconvencionales,basadasenelbloqueodedianasterapéuticas,conlasquesebasanensusupresión.
El proteasoma es un gran complejo proteico formado por 28 subunidades
proteicas agrupadas en cuatro anillos de siete unidades cada una más dosregionesreguladoras(“pestañas”)enlosextremos.Sumisiónesladedegradarproteínasqueyanoseanfuncionalesporhabersufridodaños,conobjetode
quelacélulapuedareciclarlosfragmentospeptídicosresultantes.
Para que una proteína sea sustrato del proteasoma, debe ser marcadapreviamenteporuniónaunidadesdeubiquitina,ylosdetallesdeesteproceso
seresumenenlaFigura38.LaubiquitinanecesitaseractivadaporunaenzimallamadaE1(ubiquitin-activatingenzyme)enunareaccióndependientedeATP.En una segunda etapa, la ubiquitina es transferida a un resto de cisteína de
una segunda enzima llamada E2 (ubiquitin-conjugating enzyme). Finalmente,unaubiquitinaligasa(E3)catalizalatransferenciadelamoléculadeubiquitinadesdeE2hasta laproteínaquevaasersustratodelprocesodedegradación.
Una vez que ha sido poliubiquitinilada tras varios ciclos como el descrito, laproteínasustratoesdegradadaporelproteasoma.Obviamente,paraeléxito
-52-
deesteprocesoescrucialquelaproteínasustratomuestreunabuenaafinidad
porlaligasaE3,yaqueessupuntodeentradaenelciclo.
UbUbUbUb
ATP
Ub
Ub
Ub
E1
E3
E2E3
Ub
E2
Sustrato
Sustrato
ProteasomaADP
E1
E2
E1E3E2
Fragmentos del sustrato
Sustrato
Figura38.Degradacióndeunaproteínaporelsistemaubiquitina-proteasona
LaestrategiaPROTACsebasaenlograrquelaproteínaquesedeseaeliminar
con fines terapéuticos sea sustrato del proteasoma. Los fármacos de tipoPROTACsonagentesmultidiana,diseñadosparaquepresentenafinidadconla
dianaquesedeseadegradary tambiénconunade lasproteínasE3.Deestaforma,sirvendeenlaceentreelcomplejoE3-E2-ubiquitinaylaproteínadiana,quedeesta formapuedeserubiquitiniladayportantoactuarcomosustrato
delproteasoma(Figura39).
-53-
E3
Ub
E2
Protac
Ub Ub UbUb
Proteasoma
Diana
Ub
Diana
Figura39.ResumendelaestrategiaPROTAC
Se conocen más de 600 ligasas E3 humanas, algunas de las cuales sonespecíficasdedeterminadostejidos,loquepermite,enprincipio,eldesarrollode un gran número de estructuras PROTAC. Aunque el diseño de estos
compuestos se complica por la necesidad de actuar en dos dianas, 106 elmecanismodeacciónresumidoanteriormentepresentaunaventaja,yesquesolamente es necesario encontrar compuestos quemuestren afinidad por la
diana,loqueesmuchomássencilloqueencontrarinhibidores.Portanto,estatécnica podría permitir actuar terapéuticamente sobre cientos de proteínaspotencialmente interesantes como dianas y de las que no se ha conseguido
localizar ningún inhibidor por los métodos tradicionales. Además, tambiénpueden ser de gran interés en investigación biológica porque debería daracceso de unamanera rápida y económica amodelos de animales o células
knockdown.
Aunqueesuncampotodavíaensusinicios,seconocenyaalgunoscompuestosprometedores basados en la estrategia PROTAC, uno de los cuales se
representa en la Figura 40 a modo de ejemplo ilustrativo. Este compuestocontiene casi íntegramente la estructura del foretinib, un inhibidor poco
selectivodequinasas.SeconstruyóunPROTACapartirdeestaestructura,ala
-54-
queseincorporóunacadenaespaciadoraunidaaunamoléculadetalidomida,
unbuenligandodelaligasaE3conocidacomocereblon(CRBN).Comocabríaesperar, este compuesto tiene afinidadpor un elevadonúmerodequinasas,aunqueconunpatróndiferentealdelforetinib.Además,elPROTACdemostró
capacidad de causar la degradación de la principal diana del fármaco departida,c-Met,tambiénllamadaHGFR(hepatocytegrowthfactorreceptor).Esinteresante destacar que, cuando se examinó el comportamiento frente a
otrasquinasas,laselectividaddelprocesodedegradaciónfuesuperioraladelasimpleinhibición,loqueresultamuyprometedor.
ForetinibO
N
H3CO
OF
HN
O
HN O
F
O
OHN
OO
NNH
O
O
O
O
Talidomida (ligando de E3)
Espaciador
Figura40.UncompuestoPROTACrepresentativo
Desde el punto de vista del diseño de fármacos, uno de los defectos de losPROTACes que sonmoléculas excesivamente grandes, dada la necesidaddeque contengan fragmentos capaces de unirse a dos dianas, además de un
espaciador. Esto puede traer consigo una baja biodisponibilidad y otrosproblemasfarmacocinéticos.Mencionaré,portanto,elrecientedesarrollodeprofármacosqueactúancomoprecursoresdelosPROTAC.Estoscompuestos,
que se activan gracias a una reacción click intracelular, han sido designados
-55-
como CLIPTAC (click-formed proteolysis-targeting chimeras). Se administran
por separado los dos ligandos, uno de ellos portador de un anillo de trans-ciclohexenoyotrodeunatetrazina,paraquetengalugardeformaintracelularunareacciónheteroDiels-AlderquegenereelPROTAC(Figura41).
N
N N
N
NHN
N
N N
N
PROTAC
Click
Figura41.FundamentodelaestrategiaCLIPTAC
Estaideasehaaplicadoaladegradacióndeoncoproteínas,comoposiblebasede un futuro tratamiento antitumoral. Como ejemplo, se representa en laFigura 42 la estructura de un PROTAC generado in situ y capaz de inducir la
degradacióndelaproteínaBDR4(bromodomain-containingprotein4).107
-56-
Click
E3 (CRBN)
BDR4 NHN
NN
S
NN
Me Me
Me
Cl
HNO
HN O
O
Me
O
N
NH
O
OO
O
NH
O
Figura42. EstrategiaCLIPTACpara ladegradaciónde laproteínaBDR4,basadaen laformaciónintracelulardeunPROTACatravésdeunareacciónheteroDiels-AlderLos compuestos PROTAC están todavía en las fases iniciales de su estudio, y
todavíanosehademostradosuseguridadalargoplazonisutolerabilidadporpacientes humanos. La estrategia terapéutica consistente en la supresión deuna diana es muy diferente de la basada en su inhibición y no se conocen
todas sus implicaciones, aunque esta es una limitación que afecta no solo aPROTACsinotambiénalastécnicasbasadasensiRNAyenedicióngenéticaporel método CRISPR-Cas9. No obstante, es una metodología sumamente
innovadoraen laquehaydepositadasmuchasesperanzasparaelestudiodelossistemasbiológicosyparaeltratamientodeenfermedadespocoaccesiblesalarsenalterapéuticoactual.
-57-
7.OBSERVACIONESFINALES
Con esto concluye la parte científica de este discurso. Espero haberles
transmitido mi pasión por las inmensas y todavía poco exploradasposibilidadesdelasíntesisorgánica,asícomomiconvencimientodequeesyseráenelfuturounaspectocrucialdeldescubrimientodenuevosfármacos.
Lacienciaesunatareadeequipoysoyconscientedequeyonoestoyaquípormis únicosméritos y que habría logradomuy poco sin el apoyo de tantos ytantoscolaboradoresyamigos,nacionalesyextranjeros,profesores,alumnos
de máster, doctorado y postdoctorales. No puedo en este momentonombrarlos individualmente, comomerecerían,peroquiero concluirdejandoconstanciademimásprofundoagradecimientohaciatodosellos.
Hedicho
DISCURSODECONTESTACIÓNDELAEXCMA.SRA.
DÑA.CARMENAVENDAÑOLÓPEZ
-61-
Excmo. Sr. Presidente, Excmos. Señoras y Señores Académicos, Señoras y
Señores:
ComomiembrodeestaRealAcademiaNacionaldeFarmaciadel Institutode
España,me cabe hoy la privilegiada tarea que representa la contestación alDiscursodeIngresodelDr.JoséCarlosMenéndezRamoscomoAcadémicodeNúmero.Esteencargomesatisfaceenormemente,yaquemepermiteresaltar
anteustedes losméritosque loavalanycomentarbrevemente latrayectoriavital y científica deun compañero en los quehaceres de la investigación y ladocencia.
TRAYECTORIAVITAL
El Dr. José Carlos Menéndez nació en Madrid, el 25 de junio de 1960. Sus
padres, Carlos y Mercedes, fueron compañeros de curso y, como otrosmiembros de su familia, eran Licenciados en Farmacia. Su padre,recientementefallecido,fueunexcelentedocentequeejerciócomoProfesor
AdjuntoInterinoenlaCátedradeQuímicaOrgánicadelaFacultaddeFarmaciadelaUCMtrascompletarsuTesisDoctoralcuandoJoséCarlostenía14años.Era tal sudevociónpor lamateriaypor ladocencia,quenosparecíaposible
quesuhijohubieraaprendidolaestructuradelbencenoantesdequesupieraescribirestapalabra.Unacaracterísticadenuestroprotagonistadehoyessurechazo nunca explicitado a comentar asuntos personales, lo que contrasta
consufacilidadparacomentaryparticiparendiferentesproyectoscientíficoscongranentusiasmoyeficacia.
Sus años de formación en el Colegio Calasancio deMadrid fueronmuy bien
aprovechados, y lo convirtieron en un chico de gran cultura y sensibilidadartística.Comoeradeesperar,ensuetapauniversitariasedecantóporseguirlos estudios de Farmacia, obteniendo la Licenciatura y el Grado (modalidad
tesina) en la Facultad de Farmacia de la UCM en los años 1982 y 1984,respectivamente, complementándolas casi simultáneamente con laLicenciaturaenQuímica,quecursóenlaUNEDyculminóen1986.
-62-
Realizó su tesis doctoral en el grupo del Profesor González Trigo bajo la
inmediata dirección de la Dra.Mónica Söllhuber Kretzer, obteniendo tras sudefensaen1988elPremioExtraordinarioyelPremioSantosRuizdelaRANFdeesemismoaño.Enlosaños1988-1989realizósusestudiospostdoctorales
conelProfesorStevenV.LeyenelImperialCollegeofScienceandTechnologyde Londres, trabajando en la síntesis total del antibiótico ionófororoutienocina.AsuvueltaloesperabaenMadridunacompañeradecursoque
sería suesposay suapoyo:MªAntoniaMartínCarmona,Dra.enFarmaciayProfesoraTitulardeUniversidad.Elmatrimoniotienedoshijos:MiguelyPilar.
ACTIVIDADDOCENTEYPROFESIONAL
Primero como Profesor Ayudante de Clases Prácticas y luego como ProfesorTitular, elDr.Menéndez impartiódocencia teórica yprácticaen lasmaterias
relacionadas con la Química Orgánica, Química Farmacéutica y SíntesisOrgánicaenlalicenciatura,gradoytercerciclodeFarmaciaenlaUCM,siendocoordinador del Máster interuniversitario en Descubrimiento de fármacos y
del programa de Doctorado interuniversitario en Química Médica en laUniversidadComplutense.
Ha sido autor o coautor demás de 30 capítulos en enciclopedias, libros de
textoomonografías,ProfesorVisitanteen laUniversitéPaulCezannedeAix-MarseilleIIIenelaño2007yenelInstitutodiStudiAvanzatidelaUniversidaddeBoloniaen2014.Hacolaboradotambiénendiversosciclosdeconferencias
organizados en España por los laboratorios Upjohn (1994), por la AgenciaEspañola deMedicamentos y Productos Sanitarios (2007), la Universidad deMarsella(2007),elCentralLeatherResearchInstitutedeChennaiylaMadurai
Kamaraj University en India (2013), la Universidad de Bolonia (2014) y laPharmaceutical Business School de la Fundación ESAME (2015). Además, hatrabajado activamente en la elaboración de proyectos de innovación y de
nuevosmaterialesdocentes.
Es Director desde su creación en 1995 del Centro de Asistencia a laInvestigación deMicroanálisis Elemental de la Universidad Complutense, ha
-63-
sido miembro del grupo de expertos en nomenclatura química de la Real
Farmacopea Española, ha colaborado en la traducción al castellano de laFarmacopeaEuropea,enlaelaboracióndeestudiosoinformesparaempresasfarmacéuticas o para la Agencia Española de Medicamentos y Productos
Sanitarios,yesmiembrodesde2017delgrupodeexpertosdelMinisteriodeSanidadencargadodelaelaboracióndelaspruebasdeaccesoalasplazasdeFarmacéutico Interno Residente. Desde febrero de 2017 es Catedrático de
Universidad.
IngresócomoAcadémicoCorrespondientedelaRANFenelaño2004.Enestainstitución ha impartido conferencias, ha presentado libros y ha sido
reconocidoconvariospremiosdeinvestigaciónenlosaños1986,2008y2014.
ACTIVIDADINVESTIGADORA
Suintensaactividaddocenteydeinvestigaciónbibliográficaesinseparabledesuprincipalactivo:laactividadinvestigadoraexperimental,quesehacentradofundamentalmente en el desarrollo de nuevas metodologías de síntesis de
compuestosfarmacológicamenteactivos,enbuenaparteproductosnaturaleso análogos de los mismos. En las líneas de trabajo actuales del grupo deinvestigación que dirige, destaca el desarrollo de nuevas reacciones
multicomponente y de reacciones dominó orientados a la síntesis decompuestos bioactivos relacionados con alcaloides, así como eldescubrimiento de nuevos candidatos a fármacos mediante la metodología
denominadasíntesisorientadaaladiversidad,comomencionaensuDiscurso.Entre estos candidatos encontramos antituberculosos, antileishmania yanticáncer,nuevosteranósticosyagentesmultidianadiseñadosracionalmente
paraqueseancapacesdemodularvariasdianasterapéuticasasociadasaunaenfermedad.
Estaintensaactividadinvestigadorasehareflejadohastaelmomentoen245
publicaciones originales y 12 patentes. Ha recibido unas 6.100 citas, con uníndice h de 37. Varias publicaciones han sido seleccionadas por los editorespara ilustrar la portada o contraportada del número correspondiente. Ha
-64-
dirigidoocodirigido30tesinasotrabajosfindegrado,35trabajosdeDEAofin
de máster y 19 Tesis Doctorales (más otras 7 en curso), habiendo tuteladotambién a 6 investigadores postdoctorales. Ha presentado unas 300comunicaciones a congresos ymás de 30 conferencias invitadas en distintas
UniversidadesycentrosdeinvestigaciónenEspañayenelextranjero.
El rigor científico y la productividad del Dr. Menéndez se refleja en otrasmúltiples facetas. Ha sido evaluador de publicaciones para unas 90 revistas
científicas internacionales, incluidas lasmásprestigiosasenQuímicaOrgánicayenQuímicaFarmacéutica,perteneceavariosconsejoseditorialesderevistasindexadas,yesademásevaluadordeproyectosdeinvestigaciónparadiversos
organismos oficiales en España y en otros países (Francia, Italia, Rumanía,Austria,RepúblicaCheca,Croacia,Portugal,Holanda, Israel,ArgentinayHongKong).
En cuanto a la financiación de este trabajo, ha participado en casi 100proyectos competitivos y contratos de investigación con diversas empresasquímicas y farmacéuticas, siendo el Investigador principal en
aproximadamenteun75%deellos.
Losmagníficosresultadosquehaobtenidoensuactividad investigadorasoloson posibles con una gran capacidad de gestión de recursos económicos y
humanos. Su relación con grupos de investigación de Francia, Italia, ReinoUnido,ArabiaSaudíeIndia,fundamentalmente,iniciadahabitualmenteconlaestancia en el Departamento de doctorandos, postdoctorandos o profesores
visitantesdedichospaíses,sehaidoincrementandoconeltiempoapesardelacrisis.Puedoasegurarlesquenoesfácilencontrarennuestroentornoenlasáreas de Química Orgánica o Química Farmacéutica una productividad tan
grandeyrelevante.
Nuestro trabajo conjunto a lo largo de los años, continúa de alguna formadespuésdemi jubilación, yaque lasdosprimerasedicionesdenuestro libro
“MedicinalChemistryofAnticancerDrugs”,publicadasen2008yen2015porla editorial Elsevier, se completarán con una tercera edición actualmente enmarcha.
-65-
COMENTARIOSASUDISCURSODEINGRESO
En su discurso de ingreso, titulado ”La síntesis orgánica en la era de losfármacosbiológicos”,elDr.Menéndeznoshamostradosuampliaexperienciayconocimiento. Ensuprimeraparte,hadestacado larelevanciaquesupone
ampliar las regiones conocidas del espacio químico desarrollando nuevasmetodologías sintéticas que permitan generar de forma cada vez mássofisticadayeficienteestructurasmuydiferentesalaspreviamenteconocidas,
uncampoalquehaaportadocontribucionesinteresantes.
Segúnelconocimientoactual,ademásdelasdiversasycomplejasestructurasque nos seguirá proporcionando la naturaleza, solo a través de su síntesis
previa se podrán encontrar moléculas orgánicas con actividad biológica queden lugar a fármacos novedosos o a herramientas para el estudio de lasfunciones celulares y de los procesos biológicos. La necesidad de sintetizar
nuevas moléculas para su posterior estudio se debe a la dificultad parapredecirpropiedadesmolecularesoactividadesbiológicas,unasuntoquefuetratadoporelDr.ArturoMosqueiraToribioensuDiscursodeIngresoenesta
Academiatitulado“Lateoríadelosorbitalesmolecularesyeldiseñodenuevosmedicamentos”(año1974),asícomoenlosdeaperturadeloscursos1975y1998. Esta es la razónpor la que la síntesis orgánicahaprotagonizadootros
DiscursosdeRecepcióndeAcadémicosenestainstitución.Laencontramosenel del Dr. RamónMadroñero Peláez, titulado “La variación estructural en laselección de nuevos fármacos” (año 1971), en el del Dr. Gregorio González
Trigo,titulado“LasconquistasdelaSíntesisOrgánica”(año1985),oenelmíopropio, titulado “Repercusión de la síntesis química en la investigación ydesarrollo de nuevos fármacos” (año 2000). En el Discurso de Ingreso como
AcadémicodeHonordelDr.JoséElgueroBertolini,leídoelaño2009ytitulado“Lafarmaciaylaquímica:unpaís,dosculturas”,ésteafirmabaquelaquímicanoalcanzarásumadurezhastaquelasíntesisorgánicasedirijayseapliquea
compuestos cuyas propiedades se hayan predicho con anterioridad.Desgraciadamente,comoafirmabaelDr.Mosqueira,predecirconseguridadlaactividadbiológicadeunamoléculatodavíanoesposible.
-66-
En el resto de su Discurso, el Dr. Menéndez nos muestra como la síntesis
orgánica,ademásdeserimprescindibleparadisponerdemoléculaspequeñas,tieneimportanciaenelterrenodelosfármacosbiológicosy,engeneral,delabiología. La síntesis y manipulación de biomoléculas está permitiendo, por
ejemplo, monitorizar procesos celulares, vectorizar fármacos a lugaresespecíficos, conocer cómo se distribuyen las proteínas y cómo funcionan lasenzimas,ysintetizarfármacosbiológicos.
Como se ha dicho, el desarrollo de una química compatible con entornoscelularesnoestrivial,porquerequiereutilizarelaguacomomediodereaccióncuandoengeneralloscompuestosorgánicossonmuypocosolublesenella,y
porque muchas especies organometálicas utilizadas como catalizadores nosuelen ser estables en este medio. Además, han de utilizarse “reaccionesortogonales”quenointerfieranconlasreaccionesbioquímicas.Aunqueporel
momento se conocen pocas reacciones que cumplan estos requisitos, lascicloadiciones 1,3-dipolares entre azidas y alquinos y las reacciones heteroDiels-Alder de demanda electrónica inversa, se están utilizando con éxito y
aplicandoadiversosobjetivos.
La síntesis de inmunonanopartículas sigue la estela de la de otrosinmunoconjugados más simples, en los que un anticuerpo monoclonal se
enlaza a fármacos para lograr una distribución más específica de éstos. ElconjugadoKadcyla®, por ejemplo, aprobadoen2013parael tratamientodelcáncerdemamametastásicoHER-2positivo, está constituidopor el potente
agenteantimicrotubularmaitansinayelanticuerpomonoclonal trastuzumab,cuyaacciónantitumoralsedebeasuinteracciónconlaregiónextracelulardelantígeno HER-2 y con los receptores Fc del sistema complementario.
Análogamente, la conjugación de fragmentos de anticuerpos, como elfragmento Fab de trastuzumab, con nanopartículas que pueden encapsularmoléculas, permite incrementar la selectividad y especificidad de la
distribucióndeéstas.
Elempleodelaquímicabioortogonalhadadopasotambiénaladenominadaproteómicaquímica,querepresentaunmaridajeperfectoentrelabiologíayla
química.Enella,lasmoléculasorgánicasseutilizancomosondasparalocalizar
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lasdianasintracelularesdelosfármacosmedianteelmarcajefluorescentede
proteínasunidasafármacosconvenientementemodificados.Deestaforma,sepuede investigar la distribución y función de las proteínas, obtenerinformaciónsobresusinteracciones,yvalidarnuevasdianasfarmacológicas.
EnlatercerapartedesuDiscurso,elDr.Menéndeznosmuestraconejemplosquelasíntesisorgánicanosolopuederealizarseconbiomoléculas,sinoquelosfármacos biológicos (proteínas, polisacáridos o glicoproteínas) pueden ser
sintetizadospormétodosquímicosenvezdeobtenerseapartirdeseresvivosutilizando técnicas de ingeniería genética. La síntesis de oligosacáridosconvenientementeconjugados,análogosalasglicoproteínasquerecubrenlas
paredesdelascélulastumoralesodeciertosvirus,puedeservirparaeldiseñode vacunas en las que los glicosacáridos sintetizados funcionan comoantígenos. Esta química permite incorporar diferentes fragmentos de
oligosacáridosparaqueéstosfuncionencomoantígenosmultidiana.
En el caso de los péptidos, la preparación de fragmentos por las ya clásicassíntesis en fase sólida, combinadas a veces con la unión de fragmentos en
disolución, ha permitido la obtención a escala industrial de péptidos de untamañoconsiderable,comoenfuvirtida,uninhibidordelprocesodefusióndela membrana del virus VIH con la de los linfocitos TCD4, que previene la
entrada en ellos del ARN viral. Enfuvirtida es un péptido formado por 36aminoácidos que corresponden a los residuos 127-162 de la porciónextracelular del segmento transmembrana gp41 de la glicoproteína de la
cubiertadelVIH-1.
Además de estos métodos clásicos para la síntesis de péptidos opeptidomiméticos, se están desarrollando técnicas muy eficaces, como la
“ligaduraquímicanativa”,quepermitenenlazarcongraneficaciaenunmedioacuoso fragmentos peptídicos no protegidos. Estos procedimientos se hanempleadoen lasíntesistotaldeeritropoyetinahumana,unaglicoproteínade
granimportanciaporsupapelenlaregulacióndelaproduccióndeeritrocitosque tiene un patrón de glocosilación muy heterogéneo y un fragmentopeptídico compuesto por 166 aminoácidos. La síntesis puramente química o
quimioenzimáticade laeritropoyetinapermitiríadisponerdeestructuras con
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unúnicopatróndeglicosilaciónyestudiar suspropiedadesa findeproducir
industrialmentelaespeciemásactiva.
En el discurso se ha comentado también, como ejemplo de síntesis debiomoléculasartificiales,ladelamoléculaenantiómeradelaproteínaRas,una
GTPasaquecontiene166aminoácidos.AunqueRasformapartedeunavíadeseñalización crucial para la regulación de la proliferación y supervivenciacelular, y se encuentra mutada en muchos tumores, no se conoce hasta el
momentoningúninhibidordirectodebidoposiblementeasugranafinidadporsu sustrato endógeno (GTP) y a que su estructura tridimensional carece delugares adecuados para su interacción con otrasmoléculas. Su enantiómero
tiene gran interés porque puede ser útil para descubrir peptidomiméticoscapacesdeinhibirdirectamentelaproteínaRasnatural.
La“intrusión”delasíntesisquímicaenlosterrenosbiológicosescadavezmás
atrevidae intentamanipular laactividadde lascélulasconnuevosobjetivos,como poner en funcionamiento rutas metabólicas artificiales a fin de curarciertasenfermedades. La consecucióndeestosobjetivospuedeparecermuy
lejana, pero cada vez se van conociendo más reacciones que superan laslimitaciones mencionadas previamente y empiezan a utilizarse enzimasartificialesobtenidaspormanipulacióndeproteínas.
El Dr. Menéndez se ha referido en la última parte de su discurso a unaestrategia sumamente innovadora en la que hay depositadas muchasesperanzas.ConocidacomoPROTAC(proteolysis-targetingchimera)pretende
promover lahidrólisisdeunaproteínadianamarcándolaconubiquitinaparasu posterior degradación por el proteasoma. Aunque los fármacos actúantradicionalmente bloqueando una o más dianas (generalmente proteínas),
parece más rentable su destrucción, ya que no se requeriría que ambasentidadesestuvieranpermanentementeencontacto.
Actualmente, puede impedirse o limitarse la producción de una proteína
específica a través del knockdown de genes utilizando estrategias biológicascomo el ARN de silenciamiento (small interfering RNA, siRNA) o la edicióngenética con la técnica CRISPR-Cas9, pero éstas pueden afectar a genes
distintos del que se pretende, por lo que tienen problemas de toxicidad y
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riesgodecarcinogénesis.LosfármacosdetipoPROTACsirvendeenlaceentre
el complejo E3-E2-ubiquitina y la proteína diana. Son agentes multidiana,diseñadosparaquepresentenafinidadcon ladianaquesedeseadegradaryconunaligasadeubiquitina(E3)queseacapazdecatalizarlatransferenciade
lamoléculadeubiquitinaa laproteínaquevaaserdegradada.EncontrarunfármacoPROTACpareceunatareamássencillaqueencontraruninhibidor,yaquesoloserequierequepresenteafinidadconestaproteína.Deestaforma,
podríanobtenerse fácilmentemodelosdeanimaleso célulasknockdown. Sinembargo, dado que la estrategia terapéutica consistente en la supresión deuna diana es muy diferente de la basada en su inhibición, no se conocen
todavía las posibles limitaciones que puede implicar el uso de fármacosPROTAC o de las técnicas basadas en siRNA o en la edición genética por elmétodoCRISPR-Cas9.
CONSIDERACIONESFINALES
Parece que el términoQuímicaOrgánica fue propuesto por Berzelius (1779-1848) al observar que sus compuestos provenían de seres “organizados”.
Berzelius opinaba que, a diferencia de los inorgánicos, estos compuestoshabíanadquiridouna“fuerzavital”porprovenirdeseresvivos,yesta fuerzaimpedíasusíntesisporlastécnicasconocidashastaelmomento.Hoysabemos
quemuchos compuestosestudiadosenquímicaorgánicanoestánpresentesen los seres vivos mientras que existen numerosos compuestos inorgánicosqueformanpartedeimportantesprocesosvitales.
LaposibilidaddesintetizarmoléculasorgánicasseaceptócuandoelayudantedeBerzeliusFriedrichWöhler(1800-1882)que,porcierto,considerabaquelahipótesis del vitalismo era muy hermosa, sintetizó urea a partir de cloruro
amónicoycianatodeplata.LacomunicacióndesudescubrimientoaBerzeliusponedemanifiestosusorpresa:“Debodecirlequesoycapazdesintetizarureasin la necesidad de un riñón, ya sea de hombre o perro; la sal amónica del
ácidocianhídricoeslaurea".
La química que ha desplegado ante nosotros el Dr. Menéndez refleja elasombroso desarrollo que han experimentado los métodos de síntesis
orgánicaycómoestosavanceshanfacilitadolacasieliminacióndelasbarreras
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que separan la química y la biología, una revolución que guarda cierta
semejanza con la caídadelmurodeBerlín en1989.Ami juicio, debería irsedesechandoladivisiónentrefármacosbiológicosobiotécnológicosyfármacosquímicosodesíntesis.Sinembargo,noseríahonestopormiparteobviarque
competirenellaboratorioconlaquímicadelavida,optimizadadurantesiglosatravésdelaevolución,noesfácil.Dejandoaparteelproblemadelprecio,hayque tener en cuenta que el desarrollo de algunos de estos complejos y
altamente sofisticados procesos de síntesis a escala de fabricación puedeencontrarsecondificultades,aunqueporotraparteconlautilizacióndeADNrecombinante u otros métodos de ingeniería genética el proceso de
purificaciónpuedeafectarsignificativamentealacalidad,seguridadyeficaciadelmedicamento.
Espero no haber abusado de su paciencia, y termino con el protocolo de
despedidadirigiéndomealDr.MenéndezRamos:
“En este acto tomáis posesión de una plaza de Académico Numerario de laRealAcademiaNacionaldeFarmacia,yamímecabelasatisfaccióndedarosla
enhorabuenaennombredetodossusmiembros.Estacorporacióntienecomoobjetivotrabajardeformaaltruistapormejorarelbienestarpersonalysocialatravésdelcultivoyladivulgacióndelascienciasfarmacéuticasydelasafinesa
la farmacia. En vuestras manos está que esta ambiciosa tarea se veapotenciadaapartirdeestemomentoconvuestraaportación.”
Hedicho.
Madrid,11deoctubrede2018
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