Investigadores de la Universidad de Washington descubrieron cómo crear moléculas peptídicas que pueden deslizarse a través de las membranas para ingresar a las células, y también crearon una empresa con un respaldo de $ 50 millones para aprovechar el descubrimiento para el desarrollo de fármacos.
Los hallazgos, que se publicaron hoy en la revista Cell, podrían eventualmente conducir a nuevos tipos de medicamentos orales para trastornos de salud que van desde el COVID-19 hasta el cáncer.
«Esta nueva capacidad para diseñar péptidos permeables a la membrana con alta precisión estructural abre la puerta a una nueva clase de medicamentos que combinan las ventajas de los medicamentos tradicionales de moléculas pequeñas y las terapias de proteínas más grandes», dijo el autor principal del estudio, David Baker, bioquímico de la Universidad. de la Facultad de Medicina de Washington, en un comunicado de prensa.
La empresa, llamada Vilya, fue formada por Baker y sus colegas investigadores en colaboración con Arch Venture Partners. Vilya dice que otorgará la licencia de la plataforma y las moléculas descritas en el documento de investigación de Cell, y ha recaudado $ 50 millones en financiamiento de Serie A de un grupo de inversores liderado por Arch Venture Partners.
“Arch está encantado de unir fuerzas con David para crear una clase de medicamentos completamente nueva, una que nunca antes se había encontrado en la naturaleza”, dijo Robert Nelsen, cofundador de Vilya y director general de Arch, en un comunicado de prensa. «Es increíblemente emocionante ver el potencial real de esta plataforma».
Los medicamentos de molécula pequeña, por ejemplo, la aspirina, son lo suficientemente pequeños como para deslizarse a través de las membranas celulares para hacer su trabajo. Las proteínas terapéuticas, por ejemplo, los anticuerpos monoclonales, pueden atacar dolencias más complejas, pero las moléculas de proteína suelen ser demasiado grandes para abrirse paso a través de las paredes celulares basadas en lípidos.
Los medicamentos peptídicos están hechos de los mismos componentes básicos que las proteínas y ofrecen muchas de las ventajas de los medicamentos basados en proteínas. Pueden unirse a proteínas objetivo en el cuerpo con mayor precisión que los medicamentos de molécula pequeña, lo que promete menos efectos secundarios.
«Sabemos que los péptidos pueden ser excelentes medicamentos, pero un gran problema es que no llegan a las células», dijo el autor principal del estudio, Gaurav Bhardwaj, profesor asistente de química médica en la Facultad de Farmacia de la UW. “Hay muchos objetivos farmacológicos excelentes dentro de nuestras células, y si podemos entrar allí, ese espacio se abre”.
Los experimentos recientemente informados utilizaron un par de técnicas de diseño molecular para crear tipos de moléculas peptídicas que pueden ingresar a las células más fácilmente.
La mayoría de los péptidos tienen características químicas que hacen que se adhieran a las moléculas de agua en lugar de deslizarse a través de la membrana lipídica de una célula. Primero, los investigadores crearon péptidos sintéticos que tenían menos probabilidades de interactuar con el agua. También diseñaron péptidos que podían cambiar de forma a medida que se movían a través de las membranas.
Más de 180 moléculas peptídicas hechas a medida se probaron en membranas artificiales en el laboratorio. Los investigadores encontraron que la mayoría de sus péptidos podían pasar a través de los lípidos. Más pruebas de laboratorio, utilizando células epiteliales intestinales, convencieron a los científicos de la UW de que algunas de las moléculas podrían dar el salto desde el estómago directamente al torrente sanguíneo.
Aún más estudios, realizados en ratones y ratas, mostraron que algunos de los péptidos podían moverse eficientemente fuera del intestino, cruzar varias membranas y entrar en las células vivas. Tales péptidos teóricamente podrían convertirse en medicamentos orales. “Estas moléculas son puntos de partida prometedores para futuros fármacos. Mi laboratorio ahora está trabajando para convertirlos en antibióticos, antivirales y tratamientos contra el cáncer”, dijo Bhardwaj.
Bhardwaj dijo que los medicamentos basados en péptidos podrían abordar los desafíos que plantea la resistencia a los antibióticos y también ofrecer una nueva estrategia para combatir la COVID-19.
“Uno de los objetivos farmacológicos más obvios se encuentra dentro de las células infectadas”, dijo. “Si pudiéramos cerrar esa enzima, eso evitaría que el virus cree más copias de sí mismo”.
Bhardwaj y Baker se encuentran entre varios investigadores del Instituto de Diseño de Proteínas de UW Medicine que forman parte del equipo fundador de Vilya, junto con varios representantes de Arch Venture Partners. Steven Gillis, director general de Arch, es el presidente ejecutivo de Vilya. (Por si sirve de algo, Vilya era el anillo de poder élfico que llevaba Elrond en la saga «El señor de los anillos» de JRR Tolkien).
Vilya ocupa su lugar en medio de una serie de empresas creadas por investigadores del Instituto para el Diseño de Proteínas, una serie que también incluye A-Alpha Bio, Arzeda, Cyrus Biotechnology, Icosavax, Lyell Immunopharma, Monod Bio, Mopad Biologics, Neoleukin Therapeutics, Outpace Bio (separada de Lyell), PvP Biologics (adquirida por Takeda Pharmaceuticals) y Sana Biotechnology.
Bhardwaj y Baker se encuentran entre los 26 autores del artículo publicado por Cell, titulado «Diseño preciso de novo de macrociclos que atraviesan la membrana».
La investigación fue apoyada por The Audacious Project; empresas de puertas; Eric y Wendy Schmidt por recomendación de Schmidt Futures; el Fondo de Directores del Instituto Nordstrom Barrier para el Diseño de Proteínas; Fondo Traslacional Wu Tsai; Fundación Bill y Melinda Gates; productos farmacéuticos Takeda; Instituto Médico Howard Hughes; Financiamiento Suplementario del Estado de Washington; Departamento de Defensa; Fundación Simons; Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa; Institutos Nacionales de Salud; y la Fundación de Investigación de Washington.
Este informe ha sido actualizado con una declaración de Vilya.
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