Química "impossible" per obtenir nous fàrmacs

Des que existeix, la indústria química ha buscat la manera que la reacció que es produeix entre dos elements o més es faci de la manera més ràpida possible. D’aquí en surt la catàlisi, que no és sinó afegir un altre compost, el catalitzador, per accelerar la reacció. A la natura podríem dir que no li cal inventar res perquè aquest tercer element ja existeix. Són els enzims, unes molècules que fan possible que totes les reaccions essencials es produeixin en una escala de temps i en unes condicions compatibles amb la vida. Per a la indústria és més complicat. Per produir un compost o un producte determinat, cal trobar la molècula que acceleri el procés sense generar gaires residus i de la qual se'n pugui obtenir tanta quantitat com calgui.

La pregunta que es formulen molts especialistes és fins a quin punt les reaccions que es produeixen a la natura es poden reproduir en condicions de laboratori i traslladar-les a una escala industrial. A això es dedica, en bona mesura, la química computacional, que persegueix accelerar reaccions per aconseguir grans quantitats d’un producte de manera segura i eficaç. Per exemple, compostos farmacèutics. L’anomenada catàlisi enzimàtica és ara mateix tendència a escala europea. Sílvia Osuna, investigadora ICREA a la Universitat de Girona, acaba de rebre un finançament de dos milions d’euros del Consell Europeu de Recerca (ERC) per avançar en el disseny de noves fórmules que, a més, redueixin el cost de producció de fàrmacs.

Enzims evolucionats

“Els enzims són els millors catalitzadors que hi ha”, assegura Osuna, però ho són en contextos determinats com un organisme viu. A escala industrial perden una gran part de l'eficàcia, cosa que obliga els especialistes a introduir-hi modificacions. Per fer aquests canvis, s’ha utilitzat durant molts anys el mètode d’assaig i error. Sense descartar-lo del tot, ara són els ordinadors els que dicten què cal tocar d’un enzim per millorar-ne l’eficàcia.

“En un procés convencional per obtenir un fàrmac, per exemple, era habitual recórrer a una cadena de reaccions químiques per arribar al resultat desitjat”, explica la investigadora. Però un enzim modificat, o “evolucionat” en l’argot dels químics, pot fer que les reaccions necessàries siguin moltes menys. “T’estalvies passos de purificació, la cadena de reaccions és més curta” i el disseny industrial se simplifica.

Atès que els enzims estan formats per aminoàcids, el nombre de modificacions o d'evolucions possible “és enorme”. Normalment es fan en el que s’anomena centre actiu, que és on es produeixen les reaccions. ”S’ha vist que de vegades cal anar a posicions llunyanes que també tenen efecte en l’activitat de l’enzim”, diu Osuna. És en aquests punts on se centra l’evolució dirigida que constitueix la recerca de la investigadora. “El nostre equip ha desenvolupat eines que permeten entendre per què aquests punts influeixen en el centre actiu i, per tant, en l’activitat de l’enzim”. És la primera vegada que eines d’aquesta mena permeten identificar els punts llunyans i predir els efectes dels canvis

La recerca d’Osuna inclou una gran varietat d’enzims amb la finalitat de definir una metodologia general. Una mena de principis bàsics que siguin aplicables a la síntesi de fàrmacs. Entre ells, bloquejants beta, d’ampli ús en cardiologia, amines quirals per a fàrmacs contra la diabetis i medicaments per al colesterol.

Química impossible

Identificar els punts que cal modificar, decidir el com i, òbviament, la validació experimental fan que l’evolució dirigida dels enzims sigui considerada per alguns experts com a “química impossible”. “Tens tants punts possibles que es genera una quantitat de dades enorme”, justifica Osuna. Per aquesta raó, el seu equip treballa regularment amb el superodinador Mare Nostrum del BSC (Barcelona Supercomputing Center) i a la Universitat de Girona han incorporat un superordinador més petit però amb capacitats adaptades en potència de càlcul i anàlisi.

El projecte finançat per l’ERC preveu fer un pas més. “L’objectiu és desenvolupar un mètode per fer prediccions de manera molt més ràpida”, cosa que d'entrada vol dir ampliar el nombre de variants a analitzar i també les “possibilitats d’èxit”.

Si l’equip d’Osuna, un dels pocs que treballa en aquesta línia concreta a Europa entre els molts que es dediquen a la catàlisi enzimàtica, aconsegueix aquest salt qualitatiu, es podrà introduir al mercat una nova metodologia per a la síntesi de fàrmacs “més ràpida, més eficaç i més verda”. I també molt més econòmica, perquè reduint el temps de producció del fàrmac s’incideix directament en el cost final del producte.

L’eficàcia, a més, també cal mesurar-la en la disminució de reaccions químiques necessàries que, al seu torn, redueix la generació de subproductes innecessaris que es podrien traduir en efectes secundaris. La suma de tot plegat fa que la síntesi de fàrmacs es pugui fer amb menys ús d’aigua i requereixi molta menys energia i, per tant, tendeixi a la sostenibilitat, un dels mandats que propugna la Unió Europea.