Un equipo de investigación ha desarrollado una técnica innovadora que permite la modificación precisa de proteínas específicas en entornos biológicos complejos.
por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
El trabajo, dirigido por el profesor Seung Soo Oh y la Dra. Hyesung Jo, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de POSTECH (Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang), se publicó en la revista Journal of the American Chemical Society .
Las proteínas son componentes esenciales de nuestro organismo y desempeñan un papel crucial en el diagnóstico y la investigación de tratamientos de enfermedades. Las técnicas de bioconjugación que utilizan proteínas, como la fijación de marcadores fluorescentes para identificar células cancerosas, impulsan activamente el diagnóstico de enfermedades y el desarrollo de fármacos.
Sin embargo, los métodos existentes presentan limitaciones significativas: a menudo se aplican solo a un rango limitado de proteínas, requieren modificaciones genéticas o corren el riesgo de dañar la función proteica debido a modificaciones inespecíficas. El mayor desafío ha sido la modificación selectiva de proteínas específicas en sistemas biológicos vivos.
Para abordar estos desafíos, el equipo de investigación ideó un enfoque novedoso. Desarrollaron una técnica que combina la desoxioxanosina (dOxa) con aptámeros, agentes de reconocimiento molecular basados en ácidos nucleicos, lo que permite la modificación precisa de los sitios deseados en proteínas específicas.
Con este método, el equipo logró unir dOxa a solo uno de los 45 posibles sitios reactivos de una proteína diana . El compuesto dOxa demostró ser aproximadamente un millón de veces más estable que los reactivos de biomodificación convencionales (éster NHS), manteniéndose estable durante más de un mes a temperatura ambiente y alcanzando una eficiencia de conjugación cercana al 100 % en cuatro horas en entornos biológicos.
Cabe destacar que los investigadores lograron el marcaje bioortogonal de dos proteínas biomarcadoras clave del cáncer —PTK7 y nucleolina— en células vivas. Este logro les permitió observar los movimientos de las proteínas en tiempo real y dilucidar el papel de estos receptores de proteínas marcadoras en los procesos de crecimiento de las células cancerosas. Esto marca la primera modificación exitosa de proteínas nativas específicas en entornos biológicos sin comprometer su funcionalidad.
Se espera que esta tecnología tenga aplicaciones más allá del diagnóstico y tratamiento del cáncer. Podría allanar el camino para conjugados anticuerpo-fármaco (ADC) de próxima generación dirigidos a células cancerosas específicas , tecnologías de bioimagen que distinguen claramente los tejidos cancerosos y tratamientos de precisión personalizados que maximizan los efectos terapéuticos mediante la regulación de proteínas específicas. Además, al modificar con precisión sitios proteicos específicos para regular la función enzimática, podría realizar contribuciones significativas al desarrollo de fármacos y a la investigación de la función biológica.
El profesor Oh destacó el amplio impacto de esta tecnología, afirmando: «Esta tecnología se utilizará ampliamente en campos como la terapia basada en proteínas, la bioimagen y la administración dirigida de fármacos».
El Dr. Jo, primer autor, añadió: «Hemos presentado un enfoque que puede modificar con precisión proteínas específicas según se desee. En el futuro, planeamos explorar aplicaciones en el monitoreo de los mecanismos desconocidos de las células vivas y el desarrollo de ADC».
Más información: Hyesung Jo et al., La desoxioxanosina resistente a la hidrólisis y guiada por aptámeros permite la conjugación selectiva de epítopos y fracciones con proteínas no modificadas genéticamente, incluso en entornos complejos, Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.4c15674
