Revista Farmabiotec Número 7

80 farmaBIOTEC #7 #7 farmaBIOTEC 81 Papel biológico de CA11 en el cáncer, y su inhibición a través de un lead diseñado computacionalmente El cáncer persiste como una enfermedad prominente que impacta de manera significativa la salud y la calidad de vida a nivel global. Las tasas de incidencia y mortalidad asociadas al cáncer presentan un panorama preocupante tanto a nivel mundial, como europeo o nacional. ELISA POYATOS-RACIONERO, CancerAppy. De acuerdo con laAgencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer (IARC), se estima que durante el año 2020 se registraron aproximadamente 19,3 millones de nue- vos casos de cáncer a nivel mundial, con una estimación de alrededor de 10 millones de muertes relacionadas con esta enfermedad. En Europa, el cáncer representa la segunda causa principal de mortalidad, con más de 3,9 millones de nuevos casos y 1,9 millones de muertes esti- madas durante ese mismo año. Por su parte, en España se estima que se presentaron alrededor de 277,000 nue- vos casos de cáncer, con una cifra de más de 113,000 muertes relacionadas con esta enfermedad en ese mismo periodo. Según avanzamos en nuestra comprensión de los mecanismos moleculares subyacentes al desarrollo y la progresión del cáncer, se pone de manifiesto que ciertas proteínas desempeñan un papel crucial en este proceso. Este trabajo está centrado en el estudio de una de ellas, que se denominará CA11 para salvaguardar la confiden- cialidad de la misma, y de la búsqueda de compuestos que actúen como inhibidores de dicha diana terapéutica. CA11 desempeña un papel crucial en la reparación del ADN y en la regulación de procesos celulares esenciales. Su función principal se centra en la reparación del ADN y en la respuesta ante daños genéticos. El ADN, necesa- rio para el funcionamiento correcto de las células, está continuamente expuesto a daños tanto endógenos como exógenos. Para contrarrestar estos daños, las células han desarrollado mecanismos altamente regulados para repa- rar el ADN, y CA11 forma parte de uno de estos mecanis- mos. Además de su papel en la reparación del ADN, CA11 también está involucrada en la regulación de la apoptosis o muerte celular programada, al contribuir a la eliminación de células dañadas o mutadas. La disfunción de CA11 incide en el desarrollo y la pro- gresión de varios tipos de cáncer. Por un lado, se ha demostrado que la sobreexpresión de CA11 puede estar asociada con una mayor resistencia a la terapia contra el cáncer, ya que promueve una reparación eficiente del ADN y evita la acumulación de daños genéticos que podrían inducir la muerte celular. Por otro lado, mutaciones en los genes que codifican CA11 o sus proteínas asociadas pue- den conducir a una disminución de la capacidad de repa- ración del ADN y, por lo tanto, a un mayor riesgo de cáncer. Para tratar de frenar la progresión del tumor, es crucial encontrar y desarrollar fármacos eficaces contra dianas terapéuticas clave. En este contexto, el diseño computa- cional de fármacos, conocido como Computer Aided Drug Design (CADD), juega un papel esencial al permitir el aná- lisis y la predicción de la interacción entre los fármacos candidatos y sus dianas terapéuticas, como es CA11. El CADD ha demostrado ser una herramienta valiosa en la identificación y optimización de moléculas con potencial terapéutico, acelerando el proceso de desarrollo de fár- macos y aumentando las posibilidades de éxito en el tra- tamiento del cáncer. MUNDO Biotec Biofármacos Utilizando métodos computacionales avanzados, el CADD facilita la simulación de la interacción entre los fár- macos y CA11, proporcionando información valiosa sobre su eficacia y selectividad. Además, el CADD permite el diseño y la optimización de moléculas con propiedades terapéuticas mejoradas, gracias al análisis de la estructura y actividad de los compuestos. Metodología Para identificar potenciales compuestos con actividad anticancerígena, se llevó a cabo un cribado masivo de 3 millones de estructuras químicas diversas, entre las que se incluyeron las estructuras de dos inhibidores conocidos de CA11 como control. Para ello, se utilizó un modelo de la proteína CA11, obtenido a partir de la estructura crista- lográfica disponible en la base de datos del Protein Data Bank (PDB). Se realizó una búsqueda virtual de alto ren- dimiento (HTVS, por sus siglas en inglés), utilizando un modelo de docking con parámetros fisicoquímicos de baja resolución. El docking molecular es una herramienta com- putacional que permite predecir la forma y la energía de interacción entre una molécula pequeña o ligando, y una macromolécula o proteína diana (ver Figura 1). Mediante este enfoque, se evaluó la capacidad de cada ligando para unirse a la proteína diana y se determinaron las posicio- nes más probables de unión. Este método permitió explo- rar una amplia variedad de compuestos químicos con el objetivo de identificar aquellos que podrían tener afinidad y actividad contra la proteína diana CA11. Posteriormente, se llevó a cabo un filtrado del 99% de estructuras, seleccionando solamente el mejor 1% las moléculas iniciales. Estas fueron sometidas a modelado molecular utilizando un algoritmo híbrido de alta preci- sión. Para ello, se combinaron los resultados de docking molecular con un modelo fisicoquímico con los de un algo- ritmo de inteligencia artificial (IA) de red neuronal (CNN, de Convolutional Neural Network) que predice tanto la disposición espacial del compuesto dentro de la proteína como la afinidad de la interacción. De entre los mejores compuestos, se seleccionaron 3 atendiendo a diversos cri- terios (buen equilibrio entre la interacción con el target y sus propiedades ADMET) para probar in vitro y confirmar la capacidad inhibitoria del compuesto sobre CA11. Para evaluar la actividad in vitro de los distintos com- puestos seleccionados, se emplearon varias líneas celula- res de cáncer de ovario (A2780, IGROV1) y mama (BT549, MDA-MB-231). Las células se cultivaron en medios ade- cuados y se trataron con los diferentes compuestos, incluyendo también controles negativos (células sin tra- tamiento) y controles positivos (células tratadas con un fármaco estándar de referencia) en cada experimento para comparar los resultados obtenidos. Se utilizaron ensayos de viabilidad celular para evaluar el efecto de los compues- tos sobre las células cancerosas, y su actividad se evaluó mediante el porcentaje de inhibición del crecimiento celu- lar en comparación con los controles. Biofármacos Figura 1. Esquema representativo del funcionamiento de docking, en el que se calcula la energía estimada de interacción entre la diana y el ligando.