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En el océano yace sumergida la farmacia del futuro
( Publicado en Revista Creces, Diciembre 1984 )
Los buenos resultados de las investigaciones en productos naturales marinos
han abierto el apetito de grandes laboratorios y compañías farmacéuticas. En
Chile también se ha comenzado a indagar en esta área de la química básica,
pero debe robustecerse la infraestructura en el área aplicada. Pocos países
tienen tanto mar como el que baña a este país y a sus islas.
El investigador Osamu Shimomura se encarama de un salto sobre su mesa de trabajo
en el laboratorio de Biología de Woods Hole, en Massachusetts, EE.UU. Desempolva un
frasco grande y lee con atención su desteñida etiqueta: -ESPECIE: CYPRIDINA
(Crustáceo), AÑO: 1925- murmurando que su experimento debiera resultar. Saca una
cucharada de la seca y cafesosa sustancia y luego de colocarla en un mortero, la muele
transformándola en polvo. Ahora Shimomura está listo. Apaga las luces y le agrega
agua al polvo. En forma instantánea, la mezcla comienza a fundirse con una luz que le
ilumina débilmente la cara.
Los oficiales navales japoneses acostumbraban a leer mapas con esta sustancia en
plena oscuridad durante la guerra, mientras que los soldados en la jungla solían
ponerse un poco de esto en las espaldas, luego lo mojaban con saliva y de este modo
los hombres que iban detrás de ellos podían seguir la fila en la noche.
El fenómeno que Shimomura acaba de demostrar se llama bioluminiscencia, generación
de luz por parte de varios tipos de plantas y animales entre los que se incluye la
familiar luciérnaga. Lo notable es que el resplandor del pequeño crustáceo deshidratado
y conservado en el laboratorio puede ser aun encendido para brillar tan radiante como
lo hizo hace 74 años cuando cypridina fue sacada del mar. Sin embargo, para el
científico la luminiscencia de esta especie es mucho más que una curiosidad de
laboratorio. Durante años ha estado estudiando estos y otros organismos marinos que
brillan en la oscuridad: protozoos como la noctiluca; calamares, lombrices, medusas,
caracoles, almejas y bacterias. El propósito es no sólo aprender más sobre las
reacciones químicas involucradas en la bioluminiscencia, sino también ayudar a
detectar enfermedades humanas.
Shimomura pertenece a una nueva clase de exploradores marinos que recorren costas
y mares no en búsqueda de petróleo, minerales, o riquezas sumergidas, sino de tesoros
biológicos, productos químicos exóticos que pueden ser extraídos de la vida marina y
empleados para darle más salud al Hombre.
Las plantas y animales han sido por largo tiempo fuente de benéficas drogas. La
aspirina, por ejemplo, fue extraída de la corteza del sauce; la penicilina, del moho del
pan; la insulina, del páncreas animal; la morfina, del opio de la amapola; el curare, de
diversas especies del género Strychnos y algunos tranquilizantes, de la planta
Serpentaria de la India. Pero mientras los científicos han catalogado y clasificado la
mayoría de las plantas y animales terrestres y han extraído de éstos muchos productos
químicos provechosos, se conoce mucho menos acerca de la vida marina. En particular
de las posibilidades farmacológicas de algas marinas, esponjas, caracoles, las que
permanecen en gran parte inexploradas.
La esterilla marina
Shimomura y otros biólogos marinos ya han empezado a explorar este "mare
incognitum". Ayudados por nuevos instrumentos altamente sensibles y mejorados en
su capacidad de detectar diminutas concentraciones (trazas) de productos químicos
interesantes, ellos han extraído de diferentes formas de vida marina una lista
impresionante de poderosas sustancias que pronto podrán encontrar aplicación como
drogas contra el cáncer, antibióticos, medicamentos cardiovasculares, neuromusculares
y antiinflamatorios.
A fines del año 1983, un grupo de químicos de la Universidad de Cornell y del Instituto
de Investigaciones del Cáncer de la Universidad del Estado de Arizona, anunciaron el
descubrimiento de una sustancia con alto poder anticáncer en la Bugula neritina, un
bryozoo marino conocido como "esterilla marina" o "falso coral". La especie abunda en
el Pacífico Oriental donde se deposita en los cascos de los barcos, y contiene un
compuesto químicamente similar a algunos antibióticos.
Trabajando durante 14 años en colaboración con el Instituto Nacional del Cáncer de los
Estados Unidos, los científicos encontraron que cuando el compuesto denominado
Bryostatin-1 era administrado a ratones en dosis extremadamente bajas, se mostraba
altamente efectivo contra la leucemia. Bastó una diezmillonésima de gramo para
duplicar la vida de algunos de los ratones enfermos, sin embargo la droga no parece
frenar el desarrollo de otras formas de cáncer. Los resultados han suscitado esperanzas
de que esta sustancia pudiera ser efectiva contra algunas formas de la leucemia
humana, sin embargo no es fácil obtener bryostatin-1: de media tonelada de esterilla
marina se obtienen apenas 100 miligramos de la droga. Afortunadamente para los
biólogos marinos, quienes deben pasar gran parte de su tiempo en el mar, muchos de
los organismos posiblemente útiles que estudian viven en aguas templadas. Allí, cifras
incalculables de especies prosperan y la competencia es muy dura. La vida es
especialmente difícil para las algas y los invertebrados de cuerpo blando; las gorgonias
(corales blandos) y los opistobranquios (moluscos sin conchas externas), los que han
desarrollado complejos productos químicos para protegerse de ser comidos. Los
compuestos químicos que hacen a estas blandas criaturas desagradables a los
predadores, son las que las convierten a su vez en interesantes para los científicos.
Drogas
William Fenical, químico orgánico de la Institución Scripps de Oceanografía en La Jolla,
California, y que mantiene estrechos contactos con científicos de Chile, señala que
existen 200 o más especies de gorgonias en el Caribe. Es probable -dice- que
contengan sustancias tóxicas porque nadie las ataca y pueden sobrevivir en paz.
Usando este tipo de razonamiento para estrechar su búsqueda entre las innumerables
especies marinas, el grupo de científicos de Fenical y de la Universidad de California
han dejado afuera las otras áreas de la biología marina para dedicarse exclusivamente
a la búsqueda de nuevas drogas. Han purificado y probado cientos de productos
químicos, muchos de los cuales son grandes promesas. Entre éstos hay 32 que inhiben
la división celular, lo que los hace candidatos para el tratamiento de tumores e
infecciones virales o de hongos y también para el uso como anticonceptivos
masculinos. Otros 15 disminuyen las inflamaciones y algún día puede que sean
efectivos en el tratamiento de la artritis y el reumatismo o en la prevención de rechazos
en trasplantes de órganos.
Otros descubrimientos: una droga cardiovascular que podría reducir la presión
sanguínea o regular los latidos del corazón; una droga neuromuscular para el
tratamiento del debilitamiento de los músculos y una neurotoxina llamada Lophotoxin
(LTX). La neurotoxina ya está siendo usada en cinco laboratorios para estudiar la
transmisión de señales químicas entre nervios y músculos. Los resultados podrían dar
pistas en trastornos como el mal de Parkinson, el cual se asocia con la transmisión
defectuosa de estas señales.
La LTX extraída de la gorgonia mexicana es un veneno mortal. Este se asemeja a la
acción de algunos venenos de serpientes, al bloquear los impulsos entre los nervios y
músculos y puede ser mortal. Pero en dosis mucho menores, la LTX algún día puede
llegar a ser la base de la droga para tratar el estrabismo que se produce cuando los
músculos en ambos lados de un ojo ejercen una fuerza desigual. Fenical sugiere que
una pequeña cantidad de LTX podría ser inyectada en el músculo más fuerte para
bloquear algunos de los impulsos neuronales que lo activan. Esto podría debilitar al
músculo en forma permanente, permitiendo al ojo moverse a su posición normal. Otra
droga altamente activa en la búsqueda de Fenical es el stypoldione, un compuesto
cristalino rojo brillante encontrado en una especie de alga marina del Caribe, que
parece impenetrable a los predadores. Ya que la mayoría de las algas marinas en estas
aguas son comidas por animales, Fenical pensó que ésta debía contener algún
poderoso repelente. Estaba en lo cierto, cuando por casualidad puso parte de ésta en
un acuario: casi inmediatamente un solitario pez empezó a golpearse frenéticamente
con las paredes de vidrio y finalmente saltó fuera del agua.
Después de analizar el alga. Fenical encontró que el stypoldione que contenía no sólo
trastornó al pez sino que era capaz de inhibir la división celular. A causa de ese efecto
ella está siendo investigada como una posible droga contra el cáncer.
Nuevos avances
El microbiólogo Paul Boyle, del laboratorio de investigación del Acuario de Edgerton,
Nueva Inglaterra, Boston, y su colega Ralph Mitchell, de la Universidad de Harvard,
están interesados en otro tipo de vida marina: estudian un crustáceo que come madera
y cuyo tracto digestivo, a diferencia de lo que ocurre en el exterior de su cuerpo, se
encuentra totalmente libre de bacterias. Boyle estima que debe existir alguna sustancia
en el intestino de ese organismo que actúa como antibiótico natural. "Puede que
estemos trabajando en algo muy frustrante o que, por el contrario, en algo que sea una
nueva fuente de agentes antimicrobianos, algo que pudiésemos colocar en una pomada
o en el alimento de los animales", señala el científico.
Uno de los productos químicos luminiscentes de Shimomura, una proteína de la
medusa del Pacífico llamada Aequorea, ha resultado ser valiosa en los diagnósticos
médicos. Inyectadas en las células musculares, la proteína (aequorina) produce
luminiscencia cuando los músculos se contraen, pero no cuando se relajan. ¿Por qué?.
La bioluminiscencia de la proteína ocurre sólo en presencia de calcio, el cual regula
tales actividades como la contracción muscular y la división celular. Esta propiedad ha
hecho a la aequorina útil para medir cambios pequeños en las cantidades de calcio en
los fluidos del cuerpo o en sus células. Tales cambios pueden proporcionar una
advertencia temprana a varias clases diferentes de enfermedades como la destrucción
de células, inicio de cáncer, retraso del crecimiento de huesos, funcionamiento anormal
de las glándulas paratiroides (las que controlan el metabolismo del calcio) o
alteraciones en el ritmo del corazón.
Varios extractos marinos están siendo usados o estudiados como posibles detectores
químicos de enfermedades mientras que otros sirven como herramientas de laboratorio
en investigaciones básicas de biomedicina.
Stanley Watson, del Woods Hole Oceanographic Institution, es un investigador que se
ha beneficiado económicamente con la bioquímica marina. Veinticuatro años atrás
emprendió un negocio utilizando un visitante frecuente de las bahías y playas desde
Maine a Yucatán: la jaiva herradura. La compañía de Watson (Associates of Cape Cod),
extrae una enzima llamada límulo amebocyte lisado (LAL), de la sangre azulina de la
jaiva (el color se debe al sistema de transporte de oxígeno de la sangre compuesto por
cobre en vez de fierro). Una solución de esta enzima tiene una propiedad: coagula ante
la presencia de una clase de veneno conocido como endotoxinas producido por
bacterias. Esto hace del LAL una sustancia tan confiable para la detección de estos
venenos que una serie de compañías farmacéuticas ya la producen.
Hoy se usa LAL como prueba para detectar la contaminación por endotoxinas en
fármacos, instrumental clínico (jeringas, agujas, catéteres) y máquinas de diálisis. Este
método ha superado la costosa y lenta prueba del conejo, en la cual una solución
sospechosa era inyectada a estos animales, los que contraían fiebre si la solución
contenía endotoxinas. Ahora los estudios están orientados a ver la posibilidad de que la
LAL también pueda ser efectiva en exámenes de endotoxinas por envenenamientos de
sangre, gonorrea, meningitis espinal, colitis, peritonitis y en infecciones del ojo, oído y
tracto urinano. Un uso prometedor puede ser en la detección de infecciones bacterianas
en los recién nacidos y prematuros, quienes no muestran signos obvios de ellos.
La jaiva herradura ha permanecido virtualmente inalterable por 200 millones de años y
los empresarios del LAL están preocupados por no hacer peligrar su existencia. La
compañía de Watson, la cual obtiene la jaiva de pescadores locales, desangra cada
animal logrando obtener un 30% de su sangre y luego la devuelven al mar (donde
regenera su sangre perdida). Cada jaiva provee suficiente LAL como para 150 pruebas
y la industria de Watson puede desangrar 500 de estas criaturas al día.
(Modificado de un texto de John Langone, Discover, abril 1984).
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