Desarrollan antivenenos a partir de toxinas de alacranes peligrosos

Antivenenos de amplio espectro con base a toxinas consenso, es decir, que reúnen características de las toxinas de los alacranes más peligrosos del sur de África y de América Latina, así como del norte de África y el Oriente Medio fueron desarrollados por investigadores del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM, en Morelos.

El estudiante de doctorado Samuel Cardoso Arenas y su tutor, Gerardo Corzo Burguete, trabajan en el Departamento de Medicina Molecular y Bioprocesos con toxinas recombinantes, las cuales mimetizan a las presentes de forma natural en animales venenosos como serpientes, arañas o alacranes y a través de diversas herramientas buscan producirlas a mayor escala en el laboratorio.

“Las producimos mediante biología sintética en el laboratorio y las utilizamos como inmunógenos o moléculas que puedan generar anticuerpos en un proceso de inmunización en animales. Los anticuerpos producidos son utilizados, justamente, para neutralizar las toxinas presentes en los venenos de alacranes u otro animal venenoso”, explicó Cardoso Arenas.

Durante la maestría Samuel Cardoso diseñó toxinas de alacrán que no existen en la naturaleza, pero que fueron resultado de reunir las características de todas las presentes en alacranes peligrosos del norte de África y el Oriente Medio.

En el doctorado amplió su innovación al enfocarse en venenos de alacranes del sur de África y del sur de América, que son distintos a los que había estudiado. “Con esta estrategia para producir moléculas sintéticas queremos diseñar un conjunto de toxinas que nos sirvan para producir antivenenos de amplia cobertura”, comentó.

De acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-033-SSA2-2011, para la Vigilancia, Prevención y Control de la Intoxicación por Picadura de Alacrán, en el país se registran anualmente cerca de 250 mil casos de este tipo de punción y un promedio de 40 defunciones.

Cabe mencionar que, además de México, hay países en los cuales la picadura de ese animal (alacranismo) está considerada como un problema de salud pública.

En la nación también se reconoce la presencia de 190 especies; al menos 52 están en proceso de ser descritas. A nivel mundial se estima que existen mil 259 especies de alacranes, pero sólo el veneno de algunas es peligroso para el ser humano.

Diseño y producción en laboratorio

Cardoso Arenas detalló que el primer paso para desarrollar estas toxinas sintéticas consistió en revisar las estructuras de las toxinas en los venenos de los alacranes de mayor importancia médica, depositadas en bases de datos, es decir, aquellos que generan más casos de envenenamiento.

Posteriormente comparó las estructuras de las toxinas del veneno, es decir, alinear los aminoácidos de las estructuras para establecer un consenso. “Estos consensos son necesarios porque, a pesar de que las toxinas estructuralmente son muy similares, en la secuencia de los aminoácidos que las integran, son completamente distintas”.

Así se puede crear un consenso estructural de las toxinas de los alacranes del norte de África; otro para Oriente Medio; uno más para los del sur de África; y otro para los de Sudamérica.

El desarrollo de las toxinas mediante biología sintética se realiza a través de técnicas de biología molecular, a partir de las cuales se diseñan regiones del ADN de estas, a fin de introducirlas en una bacteria para que a su vez la elabore. “Esta técnica es la del ADN recombinante y esa bacteria (Escherichia coli) genéticamente modificada tiene la información para producir dichas toxinas”, añadió.

Las toxinas recombinantes producidas dentro de la bacteria son extraídas y purificadas. Posteriormente se utilizan para inmunizar animales productores de anticuerpos, en este caso son conejos. Semanalmente se les administra la toxina de manera creciente para que generen una respuesta inmunológica y desarrollen anticuerpos.

Luego de cuatro o cinco meses de inmunización se les extrae sangre y se trabaja únicamente con su plasma sanguíneo, que contiene los anticuerpos, los cuales son purificados para remover proteínas que pudieran generar reacciones adversas.

Con el fin de conocer la potencia neutralizante de los anticuerpos, los venenos de alacranes del norte de África y el Oriente Medio son incubados con una proporción de los anticuerpos generados. Esta mezcla con diferentes concentraciones de anticuerpos se introduce a ratones y se evalúa su sobrevivencia.

“Durante mi periodo de maestría observamos que los anticuerpos obtenidos con la toxina consenso recombinante fueron exitosos para neutralizar venenos de alacranes del Norte de África y el Oriente Medio”, apuntó el estudiante de la UNAM.

Además, la secuencia de la estructura consenso seguida para la elaboración de esta toxina es evaluada por investigadores de Turquía, quienes están interesados en producirla, por su cercanía con el mercado natural para este desarrollo.

El académico de la UNAM externó que para utilizarse en humanos se requiere, primero, efectuar diversas fases clínicas.

“Hay mucha información para la elaboración de antivenenos, pero lo principal es comprobar que aquello que se produce como anticuerpos realmente sean neutralizantes. Una vez que se logra esto, y si es de interés y novedoso, se procede a proteger la información generada mediante patentes”, añadió Corzo Burguete.

Cardoso Arenas destacó que un aspecto fundamental de este trabajo es que se ha detectado que aproximadamente tres por ciento de los componentes del veneno de alacrán son los responsables de generar envenenamientos a los mamíferos como a los humanos, a diferencia de otros animales como las serpientes, cuyos componentes letales se encuentran en mayor proporción dentro de sus venenos.

“La importancia de generar este nuevo tipo de conocimiento es proponer otras alternativas para producir antivenenos; esto es, podría evitarse el inmunizar animales con los venenos de los alacranes, es decir, remover proteínas que no sean relevantes al envenenamiento y generar así anticuerpos más específicos; o bien, enriquecer inmunógenos naturales mediante el uso de la biología sintética”, aseveró.

Sus hallazgos fueron publicados en el artículo científico Recombinant expression and antigenicity of two peptide families of neurotoxins from Androctonus sp., destacó su tutor Corzo Burguete.