Neurocientíficos chilenos crean moléculas en laboratorio para inhibir el dolor corporal.

 

En Centro Interdisciplinario de Neurociencia, de la U. de Valparaíso

Neurocientíficos chilenos crean moléculas en laboratorio 

para inhibir el dolor corporal. 26 julio 2016.

Dres. Danilo González-Nilo e Ignacio Díaz descubren compuestos más efectivos y similares a sustancia propia del ají, que actualmente se emplea para combatir malestares óseos, musculares y crónicos. Investigaciones tienen como objetivo activar un canal del cerebro, llamado TRPV1. Avances, efectuados en Santiago y Valparaíso, se realizan en colaboración con el Ejército de Estados Unidos.

Moléculas creadas en laboratorio, capaces de inhibir el dolor de tipo muscular, óseo y crónico, están siendo desarrolladas en Chile por un grupo de científicos del Instituto Milenio, Centro Interdisciplinario de Neurociencia de la Universidad de Valparaíso, CINV.

Los estudios realizados en colaboración con el Ejército de Estados Unidos (US Army), son dirigidos por el Dr. Danilo González-Nilo, investigador del CINV y director del Centro de Bioinformática y Biología Integrativa, de la Universidad Andrés Bello, y en ellos también participan el Dr. Ignacio Díaz y el Dr. Ramón Latorre, Premio Nacional de Ciencias y director del CINV.

Inspirados en las propiedades del ají, y específicamente en una de sus moléculas, la capsaicina, los investigadores se han propuesto encontrar otros compuestos que permitan mejorar los beneficios de esta sustancia vegetal, que ya se utiliza en el mercado a través de parches y cremas. Estos productos suelen aplicarse de forma tópica en la piel, ayudando a calmar dolores y molestias como aquellas generadas por la artritis. El efecto solo dura algunas horas –entre 4 a 6– y la intención de los científicos es buscar moléculas terapéuticas similares a la capsaicina, pero que puedan prolongar este tiempo de acción y aplacar aún más los síntomas. “Al respecto, ya descubrimos una molécula sintética, que es diez veces más efectiva, pero seguimos analizando otras más”, explica González-Nilo.

 

Aliviando el dolor. Para avanzar en esta dirección, y moviéndose continuamente entre Santiago y Valparaíso, los expertos del CINV se han concentrado en investigar áreas claves del sistema nervioso. “En esta línea de trabajo, que es de alto interés mundial, integramos la parte bioinformática y computacional, con la validación experimental, tomando como base de estudio la inhibición de dolor. En este fenómeno están implicados varios receptores contenidos en neuronas sensoriales, llamados canales de iones, dentro de los cuales el que más centra nuestra atención es el receptor de capsaicina, denominado TRPV1”, comenta Danilo González, doctor en Química y profesor de Bioinformática Estructural.

Según explica el Dr. Ramón Latorre, estos canales son “proteínas ancladas en la membrana celular, que funcionan como antenas que captan la información proveniente del medio extracelular y traducen, en un lenguaje eléctrico, los diferentes tipos de estímulos al sistema nervioso”.

Según detallan los expertos, dicho canal es activado por altas temperaturas y es debido a ello que, cuando se ingiere mucho ají, se genera de forma paralela la sensación de calor e incluso sudoración. “Sin embargo, tras su activación y la manifestación de hipertermia, TRPV1 se desensibiliza, no pudiendo ser activado por otro mecanismo. Debido a que este es uno de los receptores que le informa a nuestro sistema nervioso sobre la presencia de un daño o inflamación, su desensibilización implica también el cese del dolor”, señala Ignacio Díaz.

 

Pasión científica y salto tecnológico. Desde su infancia en Pichilemu, sobre una tabla de surf, González-Nilo se dejaba impresionar por el poder de la naturaleza y sus formas. “Cada vez que corría una ola me sorprendía ver cómo, en un mundo tan pequeño, puedes estar en medio de un equilibrio y caos tan peculiar”, recuerda.

Esa misma pasión es la que ha puesto en sus aficiones científicas, como cuando en sus primeros años universitarios descubrió que había moléculas posibles de ver y representar en el computador, girándolas en tres dimensiones. Eso atrapó su mente y decidió avanzar en el conocimiento de la química, física e informática, al punto de llegar a diseñar y “armar con sus propias manos” el primer clúster computacional de 8 CPU en la Universidad de Santiago, una especie de ropero lleno de cables, según comenta. Enseguida, realizó un doctorado en Ciencias Químicas en USACH, sobre simulación molecular, que luego lo llevó a permanecer ocho años en la Universidad de Talca, donde dirigió la carrera de Ingeniería en Bioinformática.

“Tengo la gran suerte de que mi trabajo es mi hobby. La vida científica es realmente sensacional”, señala el investigador. Y hace unos quince años tuvo otro encuentro que lo marcó: una charla del Dr. Ramón Latorre sobre canales iónicos. Fue a partir de entonces que se iniciaron colaboraciones entre ambos y una nueva veta de estudio para el científico, que hoy lo tiene sumergido en los misterios y funcionamiento del receptor TRPV1.

Pero lograr encontrar nuevas moléculas para activar este canal no es tarea fácil. En el laboratorio de González-Nilo se han evaluado más de dos millones de moléculas diferentes, varias de ellas jamás estudiadas para estos fines. Sin embargo, el período de análisis ha podido abreviarse, según comentan, gracias al uso de la bioinformática y tecnología de punta.

“Analizando con mucho detalle cómo interacciona la capsaicina con TRPV1, hemos logrado dar paso al estudio de estas otras moléculas que están almacenadas en nuestras bases de datos y biblioteca de compuestos. Sin duda, son cálculos que podrían tomar muchísimo tiempo, un poco más de un año, pero con nuestro sistema de cómputo de alta capacidad y rapidez (de 1500 CPU) –uno de los pocos en Chile– este análisis toma solo diez días. Para nosotros esto es un salto tecnológico, y una búsqueda mucho más racionalizada para predecir moléculas que tengan buena afinidad con el TRPV1 y produzcan los efectos deseados”, detalla el director del Centro de Bioinformática y Biología Integrativa.

En tanto, Ignacio Díaz señala que, de todas las sustancias testeadas, pudieron encontrar 10 potenciales agonistas de TRPV1, de las cuales cinco de ellas ya han sido evaluadas in vitro e in vivo, con resultados promisorios.

Los estudios están avanzando a las siguientes fases: ensayos y caracterizaciones biológicas, y también a la experimentación en modelos animales. En ese contexto, ambos investigadores destacan el hallazgo de una molécula sintética específica, la cual demostró poseer diez veces más poder de acción que la capsaicina, pudiendo transformarse así –a futuro– en una poderosa herramienta para combatir el dolor. “Pensamos que nuestros adelantos podrían aplicarse a dolores musculares, óseos y problemas como la osteoporosis. También, podrían tener aplicación en algunos tipos de cáncer donde hay dolores crónicos”, comenta Ignacio Díaz.

 

Colaboración internacional Para el Dr. Danilo González, los pasos que ha logrado dar en el CINV, integrando bioinformática y estudios experimentales, está posicionando a Chile en la frontera del conocimiento sobre esta área, que permitirá el desarrollo de nuevos blancos terapéuticos. “Esta capacidad humana, sumada a lo tecnológico, es fundamental y a esto debemos incluir el apoyo que tenemos del Ejército de EE.UU., con quienes además esperamos continuar colaborando, aplicando nuestros avances en función de otros canales iónicos. Pero, además, estamos implementando una nueva línea de investigación con el Center of Translation, Medicine and Pharmacology, del Instituto Fraunhofer, de Frankfurt, Alemania. Esta alianza es muy interesante y complementaria, ya que además ellos tienen modelos humanos de dolor, con los cuales esperamos realizar estudios”, comenta el doctor en Química.

A pesar de este escenario y vínculos con entidades internacionales de prestigio, los investigadores señalan que en Chile hace falta priorizar aún más la actividad científica. “Hemos avanzado mucho en ciencia básica de muy alto nivel, pero se necesitan más recursos, que es el gran déficit existente en Chile. Pese a ello, cabe destacar que somos el país de Latinoamérica que tiene mayor productividad científica per cápita, demostrando así que con muy pocos recursos somos capaces de implementar estrategias científicas-tecnológicas muy avanzadas. Pero si queremos crecer y hacer algo realmente significativo con el capital humano, Chile requiere dar un salto”, puntualiza González-Nilo.

En ese contexto, los científicos del CINV apoyan la creación del Ministerio de las Ciencias y Tecnología y también el aumento del PIB para la actividad científica. Y, por sobre todo, esperan que exista un cambio de paradigma por parte del Estado, que considere a la ciencia como elemento central del modelo de desarrollo. “Si Chile sigue desarrollando su economía solo sobre la base de materias primas o actividades como la agricultura, no podrá nunca alcanzar el desarrollo pleno. Por eso, es importante fomentar los adelantos de alta tecnología en electrónica, biomedicina, entre otras áreas, pues con ello se genera empleo de calidad, inversión en capital humano, creación de conocimiento, entre otros aportes”, concluye el Dr. González-Nilo