Knock out al dolor crónico con bioactivos de plantas y animales




Ciencias de la vida

“La ruptura con la humanidad inicia con el dolor. Y como toda ruptura, no queremos que suceda pero es inevitable.” –Brenda Navarro*

Es incómodo sentir dolor, pero éste nos alerta de daños potenciales o reales al organismo. Cuando nos machucamos o quemamos, se activan nociceptores o receptores al dolor y se genera una señal eléctrica que viaja al cerebro. Entonces, percibimos el dolor y por reflejo retiramos la parte del cuerpo que ha sufrido daño. Sin embargo, explica la Dra. Nadia Lizeth Caram Salas, investigadora por México (antes Cátedra Conacyt) adscrita al Departamento de Innovación Biomédica del CICESE, en el dolor crónico no sucede lo mismo.

El dolor crónico se caracteriza por un cambio en la liberación de sustancias que hacen que los receptores al dolor estén constantemente activados; por ello, la transmisión y percepción dolorosa es intermitente. La Organización Mundial de la Salud clasifica el dolor crónico como una enfermedad en sí misma, la cual es fundamentalmente atendida con medicamentos a base de opioides que alivian temporalmente el dolor, pero también generan dependencia y tolerancia, haciendo que empeore la salud del paciente.

“Desde que llegó [el dolor] no he vuelto a estar sola” –María Luisa Puga**

El origen del dolor crónico puede ser multifactorial: por una lesión en los nervios, como la neuralgia del trigémino; por enfermedades crónico-degenerativas, como la diabetes mellitus, Parkinson, esclerosis múltiple; por virus como el herpes zóster; derivado del cáncer y por los medicamentos para su control. Padecer dolor crónico afecta severamente la calidad de vida de las personas quienes, además, pueden cursar depresión, ansiedad y problemas psiquiátricos que en casos extremos pueden culminar en suicidio (Dydyk y Conermann, 2020).

Escala de dolor. Autor: Joaquín López Carrillo

Se estima que al menos 20% de la población mundial padece de dolor crónico, generando costos de aproximadamente 600 mil millones de dólares al año (Chen et al. 2020), lo cual representa un reto a nivel terapéutico. En la actualidad, los fármacos utilizados para el tratamiento del dolor crónico pueden generar dependencia o adicción, o ambos, resultando en altos índices de morbilidad y mortalidad.

Por ello, el estudio de compuestos de origen natural con alto grado de selectividad y especificidad a canales y receptores involucrados en la señalización y transmisión del dolor, representa una oportunidad para el desarrollo de nuevos fármacos con efectos menos adversos. Y justo en ello trabaja Nadia Caram, en proyectos enfocados en identificar compuestos analgésicos para actuar en blancos moleculares, para así, disminuir la transmisión y percepción nerviosa dolorosa.

En su búsqueda por identificar y evaluar sustancias bioactivas derivadas de plantas, animales terrestres y marinos para el tratamiento del dolor crónico inflamatorio, tipo artritis y dolor neuropático, Nadia Caram ha sido parte de diversas investigaciones preclínicas con aplicación farmacológica. “Antes de los estudios en humanos es donde meto mi nariz. Una vez identificada una sustancia in vitro, yo puedo evaluar si ésta tiene un mecanismo de acción in vivo. Cuando se identifica una sustancia bioactiva, antes de probarla en humanos debe hacerse en animales.

Plantas medicinales

En colaboración con los doctores Thor Arnason y Cory Harris de la Universidad de Ottawa, Canadá, e inspirados en la medicina tradicional, los especialistas identificaron dos plantas que son utilizadas para el control de la artritis reumatoide y la diabetes.

En este estudio concluido, “encontramos que tanto los extractos como los alcaloides de las plantas Echinacea angustifolia y purpurea, generaban un efecto analgésico y antiinflamatorio en un 60% aproximadamente. También, en modelos de diabetes, encontramos que disminuían los niveles de glucosa en sangre en un 40%, con un alto potencial antidiabético”, señala la investigadora por México al enfatizar el potencial hipoglucemiante y analgésico de estas dos plantas medicinales.

Caracoles marinos

En el CICESE, Nadia Caram trabaja estrechamente con el Dr. Alexei Licea Navarro, investigador del mismo departamento. Una colaboración ha consistido en la evaluación farmacológica de dos caracoles marinos, pero la investigadora nos habla en particular de un péptido derivado del caracol marino Californiconus californicus, especie que vive en las costas de California y Baja California y se caracteriza por producir sustancias que paralizan a sus presas.

El estudio y desarrollo de analgésicos a partir de los péptidos que conforman el veneno de caracoles cónidos, explica la Dra. Nadia Caram, se ha incrementado en los últimos años debido a su alta selectividad y especificidad a canales y receptores involucrados en la señalización y transmisión del dolor.

De hecho, estos caracoles ya ofrecen un ejemplo de éxito terapéutico con el desarrollo del Ziconotide, fármaco aprobado en el 2004 por la agencia gubernamental de Estados Unidos responsable de la regulación de alimentos y medicamentos humanos y veterinarios, entre otros, la FDA (USA. Food & Drug Administration), y que hasta ahora es el único conocido que puede quitar en su totalidad el dolor crónico, sobre todo el neuropático.

“Este péptido obtenido a partir del veneno de Conus magus es 10 veces más potente que la morfina sin el desarrollo de adicción o dependencia. Sin embargo, este compuesto no puede cruzar la barrera hematoencefálica y por ello debe administrarse con una bomba intratecal (bomba de infusión), procedimiento que demanda cirugía altamente invasiva y costosa, cuidados especializados postoperatorios y personal altamente calificado”, explica la Dra. Caram.

En el trabajo colaborativo Caram–Licea, los investigadores del CICESE encontraron que la administración sistémica de una omega conotoxina produjo un efecto analgésico en dos modelos de dolor crónico tipo inflamatorio y neuropático, efecto que fue mayor al que presentaba el Ziconotide y mejor porque no se observaron efectos secundarios con la dosis más alta de la conotoxina.

En el Laboratorio de Desarrollo y Evaluación Preclínica de Sustancias Bioactivas del CICESE, a cargo de la Dra. Caram, se trabajó con ratitas obteniendo las observaciones anteriores, así como la evidencia de efectos secundarios en los animalitos a los que se les administró Ziconotide, el fármaco ya distribuido en el mercado. En el laboratorio, las ratitas latigueaban la cola, lo cual denota efectos secundarios. Este trabajo fue parte de la tesis de maestría de Joaquín López y Natalia Morales.

Los resultados obtenidos en toda esta fase preclínica han sido tan exitosos que se van a patentar y publicar, ya que es un péptido muy prometedor para su aplicación en la medicina. Quita hasta 95% el dolor, su efecto dura 8 horas, se administra por vía sistémica y revierte más que el Ziconotide.

El siguiente paso es realizar la farmacocinética, biodistribución y el mecanismo de acción. Además de evaluar el potencial terapéutico en modelos de epilepsia, esclerosis múltiple y Parkinson en este mismo laboratorio del CICESE.

Escorpión bajacaliforniano

Otro proyecto de Nadia Caram consiste en purificar y caracterizar sustancias bioactivas del veneno del escorpión Centruroides exilicauda, endémico de Baja California (México) para el tratamiento del dolor inflamatorio y enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple y la epilepsia.

En casos reportados por la picadura de este escorpión, comenta la investigadora, se han descrito efectos analgésicos como uno de los síntomas más comunes. “Actualmente, encontramos que la administración intravenosa del veneno puro del escorpión genera analgesia. Sin embargo, todavía estamos en la parte de purificación para identificar el o los compuestos involucrados en la actividad analgésica”.

Hasta el momento, continúa la entrevistada, estamos aislando los compuestos activos para producir analgésicos. El veneno completo se administra en ratitas o ratones y vamos evaluando la analgesia, después usamos técnicas analíticas como exclusión molecular y HPLC, para ir separando fracciones y las evaluamos también. Hallada la fracción más activa la volvemos a separar y evaluar, dice la investigadora.

Actualmente ya encontramos un pico, el cual, al ser administrado en ratoncitos, generó un efecto analgésico de hasta 95%. Este pico (toxina) se analizará utilizando técnicas más sensibles para poder identificar de qué compuesto se trata. De esta manera, veremos si se trata de un nuevo compuesto y si es así, patentarlo. Este proyecto fue parte de la tesis de Erick Huerta, estudiante de maestría.

Esclerosis múltiple y dolor neuropático

Otro proyecto que está realizando Nadia Caram, en colaboración con el Dr. Marco De León Nava, es la relación que existe entre el dolor neuropático, la esclerosis múltiple y los productos de las células del sistema inmune o citocinas, sobre todo las proinflamatorias en un modelo de Encefalomielitis Experimental Autoinmune Aguda en ratas. Este modelo refleja los signos y síntomas que tienen los pacientes con la esclerosis múltiple recurrente remitente, la cual afecta a casi 80% de las personas con la enfermedad. La característica de esta enfermedad es que los pacientes tienen episodios agudos y episodios de remisión.

En este estudio, la estudiante de maestría Miryam Ochoa Agredano encontró que el dolor neuropático es uno de los primeros síntomas que se desarrollan en los animalitos con esclerosis múltiple, el cual permanece incluso después de que entren en un periodo de remisión; lo anterior está relacionado con la producción de citocinas pro-inflamatorias. Este hallazgo es muy interesante, ya que los pacientes con dolor neuropático, sin causa aparente, pueden estar desarrollando esclerosis múltiple.

A la par de los proyectos anteriores, Nadia Caram trabaja en el proyecto “Evaluación farmacológica y farmacocinética de sustancias bioactivas para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas y dolor”. La farmacología, explica la investigadora, se basa principalmente en el estudio de la farmacodinamia y la farmacocinética.

“En palabras coloquiales, la farmacodinamia se basa en lo que hace la sustancia bioactiva al organismo o los efectos que produce. En tanto que la farmacocinética se basa en lo que el organismo le produce a la sustancia bioactiva, se enfoca en el sistema LADME (Liberación, Absorción, Distribución, Metabolismo y Eliminación), es decir, la sustancia se analiza desde que entra al cuerpo hasta que es eliminada”, explica.

En el Laboratorio de Desarrollo y Evaluación Preclínica de Sustancias Bioactivas del CICESE se realizan estas pruebas porque así puede definirse la mejor vía de administración: “podemos conocer la ventana terapéutica, la forma farmacéutica y el tiempo entre dosis administradas, entre otros parámetros, que son indispensables para el desarrollo de nuevos fármacos”.

Caballo de Troya

Un proyecto adicional es la búsqueda de un anticuerpo que actúe como un “Caballo de Troya”. En la naturaleza, comenta Nadia Caram, hasta el momento se han identificado dos especies de animales que producen anticuerpos muy pequeños: los camellos y los tiburones. Durante su postdoctorado y cinco años de trabajo en Canadá, la Dra. Caram participó en diversos proyectos y fue parte de hallazgos como el de un anticuerpo en camello que sirve como acarreador de sustancias bioactivas al cerebro.

En el CICESE, el grupo de investigación de Licea-Caram están a la búsqueda de un anticuerpo que pueda cruzar la barrera hematoencefálica a partir de una biblioteca sintética de anticuerpos de tiburón y al que se le pueda “pegar” un fármaco que al cruzar dicha capa protectora del cerebro sirva para el tratamiento de enfermedades crónico-degenerativas. Es difícil cruzar la barrera hematoencefálica; por eso, no hay cura para enfermedades neurodegenerativas. Esta barrera posee ventajas y desventajas.

De acuerdo con la investigadora por México adscrita al CICESE, del 100% de moléculas activas que directamente se administran en el cerebro solo 4% puede avanzar de la fase preclínica a la fase II, al nivel clínico, porque no pueden cruzar la barrera hematoencefálica. Por eso, se utilizan caballos de Troya; nosotros usaremos el llamado anticuerpo de dominio variable de tiburón.

“Ya identificamos unos, inyectamos tres bibliotecas de los tiburones por vía intravenosa a las ratitas y sacamos líquido cefalorraquídeo a diferentes tiempos, para ver si alguno de esos anticuerpos que administramos puede cruzar la barrera. Además, con los animalitos se hacen técnicas sutiles de administración para inducir dolor neuropático. ¿Cómo? Mediante microcirugías bajo microscopio para sacar líquido cefalorraquídeo. Son técnicas muy finas que se hacen en laboratorio, primero para inducir cierto tipo de enfermedades y después para administrar fármacos o sacar muestras y determinar si la sustancia bioactiva que podría convertirse en un fármaco hace lo esperado”.

Por supuesto, todo el trabajo en laboratorio se hace bajo rigurosas normas éticas. En México, la NOM 062- 1999 señala las especificaciones técnicas para la producción, cuidado y uso de los animales de laboratorio. Todo se enfoca en el bienestar de los animales, aclara la Dra. Caram. “Además, nosotros debemos recibir capacitación y certificación, yo la obtuve en la Universidad de McGill y en el National Research Council, en Canadá, donde es más difícil trabajar con animales que con humanos”.

Es largo el camino por recorrer para tener un fármaco seguro a nuestro alcance. Desde los estudios preclínicos hasta la fase 4 transcurren aproximadamente 20 años. La investigación básica hurga en la naturaleza para identificar sustancias bioactivas. Identificado el principio activo siguen cuatro fases de experimentación y pruebas que pueden resumirse de la siguiente manera.

Fase 1 probando la sustancia in vitro e in vivo, en esta fase el comité de bioética debe aprobar el protocolo para hacer experimentos con animales; fase 2, en pacientes sanos, en grupos reducidos y voluntarios, para ver si la molécula en sí tiene efectos secundarios; fase 3, con grupos mayores integrados por personas que padecen la enfermedad que se quiere curar; fase 4, con el fármaco ya en mercado, pero que incluye un periodo de fármaco vigilancia porque incluso en esta fase final pueden presentarse efectos secundarios en ciertos grupos. De ser así, el fármaco se retira del mercado. En México, los médicos deben reportar cualquier efecto adverso ante la Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios (Cofepris).

*En: Puga, María Luisa (2020). Diario del dolor. México: UNAM. Serie: Vindictas, p. 7.  ** Ib., p.17

Palabras clave: sustancias bioactivas, dolor crónico, Nadia Caram, nuevos fármacos, innovación biomédica

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