Crean nanopartículas de proteínas que podrían transportar medicamentos por el organismo

Un equipo del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) ha creado dos nanopartículas de proteínas que podrían servir en un futuro para transportar medicamentos por el organismo o como "andamio" para vacunas, con un método que permite que sean estructuras muy precisas y que facilita una producción industrial.El trabajo, liderado por el grupo de Roger Castells-Graells en el CNIO, es portada del Journal of the American Chemical Society (JACS). Las nanopartículas, o "nanocajas", tienen apenas 15 nanómetros de diámetro, lo que significa que harían falta unas 5.000 en fila para cubrir el grosor de un cabello."Pueden servir tanto para transporte de fármacos como de andamio para vacunas, por ejemplo", ha apuntado Castells-Graells sobre sus posibles aplicaciones. El investigador ha detallado en el último caso que la nanoestructura hace de soporte sobre el que montar moléculas que alertan de enemigos, sean virus o células tumorales; estos antígenos quedan así expuestos al sistema inmunitario, que las reconoce y genera una respuesta defensiva.Sin embargo, ha subrayado que este tipo de usos aún está lejos de poder ser real, pues las estructuras creados están pendientes de evaluación experimental.Desde el CNIO han puesto en valor su construcción, que no es fácil porque, además de tener que elegir las piezas y decidir cómo conectarlas, la estructura solo es visible al microscopio electrónico y no es posible coger las piezas. De hecho, estas nanopartículas se ensamblan solas.Es importante saber cómo encajan las piezas y cuánto pueden doblarse sus uniones porque una pequeña desviación puede deformar el conjunto o impedir su cierre. El equipo se ha apoyado en la inteligencia artificial para resolver el problema y, en estas nuevas nanopartículas, 12 piezas dobles se unen hasta cerrar el armazón."Estas fusiones son un poco complicadas porque necesitamos que encaje perfectamente el inicio y el final de cada una de ellas", ha señalado Castells-Graells, quien ha detallado que realizaron esta fusión "a través de una hélice flexible" y, después, emplearon "herramientas de inteligencia artificial para hacer que este ensamblaje funcione con flexibilidad".Un solo componenteEstas nanopartículas de proteínas presentan la novedad de que su construcción parte de un solo componente, una ventaja de cara a su posible producción a mayor escala. "Si lo queremos trasladar a la industria farmacéutica o biotecnológica, tener muchas piezas separadas puede complicar la producción, porque a veces una se produce mejor que otra", ha precisado el investigador.En concreto, el equipo seleccionó proteínas de estructura conocida en el Protein Data Bank (PDB), un archivo internacional de estructuras tridimensionales de moléculas biológicas, y calcularon cuánto podían doblarse las uniones a partir de las curvaturas observadas en proteínas naturales.Tras ello, emplearon la herramienta de aprendizaje automático 'ProteinMPNN', para elegir los aminoácidos, las moléculas que forman las proteínas, que ayudarían a mantener estables las conexiones.A partir de 15 diseños, los investigadores probaron 45 variantes en el laboratorio. Produjeron las proteínas en bacterias, las purificaron y seleccionaron tres variantes, correspondientes a dos nuevas nanopartículas, para examinar su estructura en detalle.La criomicroscopía electrónica de alta resolución (cryo-EM) permitió reconstruir su forma y observar con detalle atómico cómo se habían organizado las piezas. Asimismo, confirmaron que las conexiones adoptaban una curvatura cercana a la calculada, lo que respalda el método utilizado para diseñarlas y permite identificar dónde se producen desviaciones.