Alga marina del fiordo de Kiel descubierta como remedio contra infecciones y cáncer de piel
En este estudio se investigaron las algas marinas del Mar Báltico Fucus vesiculosus y su simbionte fúngico. Crédito: Larissa Bdenbender
Curar con la ayuda de organismos marinos no es una utopía. Ya se han desarrollado 12 medicamentos que salvan vidas, por ejemplo, contra el cáncer, a partir de organismos marinos y su microbiota simbiótica. Su alto potencial para el desarrollo de fármacos se ve obstaculizado por el largo y costoso proceso de descubrimiento. El grupo de investigación de la Unidad de Investigación de Química de Productos Naturales Marinos del Centro Helmholtz de Investigación Oceánica GEOMAR de Kiel, con el apoyo de enfoques automatizados asistidos por computadora, ha descubierto con éxito moléculas marinas como remedios potenciales contra infecciones y cáncer de piel en un alga y su simbionte fúngico que se origina del fiordo de Kiel.
El proceso de búsqueda de ingredientes activos marinos comienza con la extracción de macro y microorganismos marinos, seguida de la purificación y caracterización de sus constituyentes químicos novedosos y bioactivos, que están destinados a ser utilizados para el desarrollo de nuevas terapias. «Uno de los mayores escollos en la investigación de fármacos es el aislamiento de moléculas naturales ya descritas, utilizando el proceso de aislamiento guiado por bioactividad ‘clásico'», explica el Prof. Dr. Deniz Tasdemir, jefe de la Unidad de Investigación de Química de Productos Naturales Marinos de GEOMAR y GEOMAR. Centro de Biotecnología Marina. «Este enfoque es complicado y, a menudo, propenso a fallas», continúa la Dra. Tasdemir.
En su grupo de investigación, abordó este problema a través de enfoques automatizados basados en computadora en combinación con evaluaciones de bioactividad. En un estudio de un año, se encontró que el alga parda Fucus vesiculosus (wrack de la vejiga) del fiordo de Kiel, inhibe la bacteria patógena Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), que causa infecciones hospitalarias.
«Las estrategias bioinformáticas basadas en algoritmos y las herramientas de aprendizaje automático nos han permitido mapear el metaboloma masivo del alga parda y, al mismo tiempo, predecir los grupos moleculares responsables de su actividad antibiótica», dijo la Dra. Larissa Bdenbender, ex becaria postdoctoral en el Prof. El grupo de Tasdemir y primer autor de uno de los dos artículos que ahora se publican en la revista Marine Drugs. Los algoritmos aplicados en este estudio agrupan las familias moleculares en redes complejas en función de sus puntuaciones de similitud química en los análisis de espectrometría de masas y, junto con las herramientas de aprendizaje automático in silico, nos ayudan a identificar químicamente los compuestos nuevos y conocidos que ya se encuentran en el extracto. Después del primer paso de fraccionamiento químico rápido del extracto, se utiliza un programa bioinformático para predecir la puntuación de bioactividad de las moléculas según su abundancia relativa en las fracciones. Estos compuestos bioactivos están aislados. «El enfoque de descubrimiento clásico, desde la extracción hasta la caracterización de los ingredientes bioactivos del alga, normalmente tomaría de 3 a 4 años. Estas herramientas automatizadas nos ayudaron a acelerar el descubrimiento específico de nuevos antibióticos naturales hasta algunos meses», enfatiza el profesor Tasdemir.
«En la naturaleza, el fucus a menudo se encuentra bajo una fuerte presión debido a la incrustación y la formación de biopelículas por parte de millones de microorganismos que se encuentran en el agua de mar. Por lo tanto, los compuestos unidos a la membrana, como identificamos en este estudio, son de gran importancia ecológica para la autoprotección. -protección del alga. Tales moléculas, que realizan una función crítica en el espacio natural, a menudo muestran actividades relacionadas contra los patógenos humanos. Dado que el fucus es un alga comestible, tales actividades lo convierten en un candidato atractivo no solo como fuente de medicamentos, sino también también para complementos alimenticios o protección de alimentos», dice el Prof. Tasdemir. A continuación, investigaremos el potencial de aplicación del fucus en la industria alimentaria.
Muchos hongos también viven en simbiosis en las superficies y el interior de las algas. Estas también son fuentes prometedoras para el descubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos. Fan de Bicheng, un Ph.D. alumno del profesor Tasdemir, ha aislado más de 120 hongos simbióticos del fucus y ha estudiado el hongo Pyrenochaetopsis sp. en detalle, ya que mata eficazmente las células de cáncer de piel tipo melanoma con baja citotoxicidad y tiene un inventario químico muy rico. Bicheng también utilizó enfoques automatizados asistidos por computadora para aislar moléculas especiales con un andamio químico raro. El estudio también se publicó recientemente en Marine Drugs.
Según el profesor Tasdemir, este es solo el segundo estudio químico sobre el género de hongos Pyrenochaetopsis, completamente inexplorado anteriormente. «Los hongos, que aislamos del fucus y fermentamos en condiciones de laboratorio optimizadas, son una fuente establecida de agentes anticancerígenos naturales. Aquí hemos encontrado varios productos naturales novedosos, que llamamos pirenosetinas A y B, que tienen un alto potencial para combatir el cáncer de piel», continúa el químico.
«La naturaleza es la fuente de más de la mitad de todos los medicamentos modernos que usamos hoy en día. El acceso a las herramientas revolucionarias de genómica, metabolómica, bioinformática y aprendizaje automático permitirá , de una manera sin precedentes, nuevos y rápidos descubrimientos de compuestos marinos, y un uso más racional y eficiente para el posterior desarrollo de fármacos con socios industriales», concluye el profesor Tasdemir.
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Imitar la mejor medicina de la naturaleza abre la puerta a nuevos tratamientos Más información: Larissa Buedenbender et al, Bioactive Molecular Networking for Mapping the Antimicrobial Constituents of the Baltic Brown Alga Fucus vesiculosus, Marine Drogas (2020). DOI: 10.3390/md18060311 Proporcionado por la Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes Cita: Alga marina del fiordo de Kiel descubierta como remedio contra infecciones y cáncer de piel (2 de julio de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https: //medicalxpress.com/news/2020-07-marine-alga-kiel-fjord-remedy.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.