Las máquinas permiten evaluar entre 50 y 100 mil compuestos por semana, lo que representa el estudio de un millón de moléculas por medicamento: Luis Medina Franco

El descubrimiento de fármacos requiere de una combinación adecuada de la mente humana, de la automatización y de la inteligencia artificial, recordó el doctor José Luis Medina Franco durante su participación en la mesa La máquina en la química, que transmitió El Colegio Nacional el 26 de agosto.

La sesión formó parte del coloquio La humanidad y la máquina, coordinado por el colegiado Luis Fernando Lara, en la que también participaron los investigadores Gustavo A. Fuentes de la Universidad Autónoma Metropolitana, campus Iztapalapa, y Raymundo Cea de la Universidad Nacional Autónoma de México. Además del moderador, el colegiado Eugenio Juaristi.

Medina Franco, quien es profesor de tiempo completo de la Facultad de Química de la UNAM, impartió la conferencia La máquina en el descubrimiento y desarrollo de fármacos, en la que aseguró que prácticamente todos los medicamentos que consume o consumirá el ser humano están desarrollados con ayuda de máquinas.

Se refirió a las etapas del proceso de descubrimiento y elaboración de medicamentos: la primera es una búsqueda bibliográfica sobre la enfermedad de interés, la segunda es la identificación de las dianas moleculares o blancos biológicos asociados con el padecimiento, la tercera es la identificación de un compuesto líder que muestre actividad contra el blanco biológico, la cuarta consiste en optimizaciones como mejorar la potencia del compuesto y disminuir su toxicidad y la quinta son los ensayos celulares, en animales y pruebas en humanos hasta su aprobación clínica.

Se estima que para cada fármaco se invierten al menos 800 millones de dólares y un tiempo de entre 12 y 15 años. Medina Franco hizo énfasis en que casi todos los proyectos de formación de medicamentos comienzan con una colección de compuestos químicos que se conocen como quimiotecas. De cada nueve mil compuestos activos o medicamentos potenciales sólo uno es aprobado para su uso en pacientes.

El investigador agregó que uno de los primeros usos de las máquinas en este proceso se centra en la investigación básica de la enfermedad, ya que permiten recolectar información para plantear una estrategia de ataque al padecimiento en cuestión. Las bibliotecas de compuestos también requieren de máquinas para la purificación de estos elementos y ejecución de reacciones. Además, las máquinas intervienen en las evaluaciones y pruebas biológicas de alta velocidad.

En los almacenes donde se encuentran millones de compuestos, los brazos robóticos se encargan de organizarlos y distribuirlos; incluso en el desarrollo de un fármaco, las máquinas permiten evaluar entre 50 y 100 mil compuestos por semana, lo que representa el estudio de un millón de moléculas por medicamento. Trabajo que se puede realizar con las llamadas super computadoras como “Miztli” de la UNAM.

Explicó que las súper computadoras permiten identificar la molécula del posible fármaco haciendo un ejercicio de síntesis y evaluación dentro de una quimioteca de 190 millones de compuestos. “Esta técnica se utiliza para encontrar tratamiento contra el SARS-CoV-2 y ha permitido evaluar hasta 1.3 billones de compuestos en un par de días”.

“El reto es convertir esta gran cantidad de datos informativos en conocimiento que sea útil y para esto las máquinas dan acceso a softwares especializados que permiten hacer uso y procesamiento de toda la información”. Además, las máquinas juegan un papel importante en las simulaciones moleculares para entender los mecanismos de acción y en el diseño de fármacos asistidos por computadora.

Entre los casos exitosos de diseños por computadoras se encuentran el zanamavir, antiviral usado para la influenza y el indinavir, tratamiento contra el SIDA. “Particularmente en pandemias como la que estamos viviendo las computadoras tienen un papel fundamental porque gracias a ellas se reducen tiempos y costos”.

El doctor en Ingeniería Química Gustavo Fuentes impartió la conferencia El ingenio químico y las máquinas, en la que comentó que en los últimos dos mil años una parte del esfuerzo para manipular la composición química se dirigió a la búsqueda de medicamentos y fue hasta el siglo XVIII que esta disciplina tomó el carácter científico como se le conoce.

Habló de los primeros avances tecnológicos en la humanidad, desde la fabricación de utensilios como instrumentos cortantes y la estructura de arcillas hasta la producción de metales como el cobre, bronce y hierro, que tuvieron que ver con un desarrollo sofisticado de los habitantes de la época.

El profesor titular del Departamento de Ingeniería de la Universidad Autónoma Metropolitana, campus Iztapalapa, hizo un recorrido por las primeras máquinas de la humanidad como Aeolipile, primera turbina de vapor que sólo fue una representación de un fenómeno curioso y el arado con dientes de hierro hecho por los romanos, considerada una máquina clave en la Edad Media para la revolución agrícola.

Mencionó que la máquina de vapor, pieza clave en la Revolución Industrial, utilizó la química de la combustión para liberar energía y dio paso a la turbina de gas y a los motores de los autos actuales.

Hizo énfasis en que “la química ha estado presente en los grandes cambios de la humanidad de las máquinas. De hecho, el control de los procesos químicos a alta temperatura fue el que permitió la producción de cerámica, materiales de construcción y metales. Incluso ahora nos enfrentamos a grandes problemas ambientales que requieren de la química para ser controlados”.

Por su parte, el Doctor Raymundo Cea Olivares, investigador del Instituto de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México, ofreció la conferencia Los ojos de la química, en la ciencia de lo que no se ve, en la que explicó que los químicos crean sus propios objetos de estudio.

Entre 1965 y 2005 los químicos registraron 25 millones de nuevas substancias y en los últimos cuatro años se registraron 50 millones; por ejemplo, el omeprazol y la aspirina no existirían sin la propuesta de la química. Esta disciplina es considerada la gran ciencia de la humanidad “porque ante un fenómeno físico llega a conclusiones a nivel atómico y molecular”.

De acuerdo con Cea Olivares, el 95% de las 350 mil substancias que se registran al día son creadas por químicos y sólo el 5% son naturales, “La gran esencia de la química es hacer compuestos, conocer, observar, caracterizar los reactivos y productos”.

En palabras del investigador, los ojos del químico moderno dependen de máquinas y son las espectroscopias: ultravioleta, infrarrojo, resonancia nuclear magnética, láser y difracción de Rayos-X, las que permiten observar el interior de un compuesto.

Agregó que la espectrometría de masas es la reina de la detección de cantidades pequeñas de sustancias, “se sabe que el 80% de los billetes de banco de Estados Unidos tienen cocaína porque han pasado por manos de narcotraficantes o de consumidores y esto se conoce gracias a esta máquina. Los químicos seguimos ciegos a la reacción química y, por primera vez, la espectroscopia láser nos da una idea de cómo sucede esta reacción”.

Fuente: El Colegio Nacional