Complutecno: Química y Farmacia / Biotecnología

SÍNTESIS EN UN PASO DE NUCLEÓSIDOS A BAJAS TEMPERATURAS

Descripción:

El Grupo de Biotransformaciones de la Facultad de Farmacia de la Universidad Complutense de Madrid ha patentado la aplicación de microorganismos psicrotrofos a la síntesis en un paso de nucleósidos a partir de nucleósidos pirimidínicos por intercambio de bases.

La síntesis se realiza en un solo paso, a una temperatura inferior a la descrita hasta ahora con microorganismos mesófilos, no observándose reacciones secundarias de degradación del nucleósido formado como es la formación de hipoxantina a partir de adenosina.

Fig. 1: 2'-deoxiribosil transferasas (específicas de 2'-deoxinucleósidos).

El grupo busca socios en la Industria Farmacéutica que estén interesados en el escalado del proceso y posterior comercialización de los productos.

¿Cómo funciona?:

Esta tecnología se basa en la utilización de microorganismos psicrotrofos en la síntesis de nucleósidos por intercambio de bases. El proceso es válido para la obtención de nucleósidos naturales, o no naturales, con buenos rendimientos y enantioselectividades. Estos compuestos tienen interés como medicamentos genéricos de actividad antiretroviral, antitumoral o para la terapia antisentido.

Por otro lado, derivados de estos nucleósidos obtenidos mediante modificaciones simples se pueden utilizar en la inhibición de la difusión facilitada de nucleósidos naturales para el tratamiento de ciertas leucemias; agonistas de receptores A1, A2A, A2B, A3; antiinflamatorios; enfermedad de Huntington; taquicardias, etc.

Al tratarse de microorganismos psicrotrofos o psicrotolerantes se ha podido bajar la temperatura de reacción puesto que las enzimas de estos microorganismos pueden trabajar a menores temperaturas que las de los organismos mesófilos convencionales. Los microorganismos son activos desde 15ºC a 30ºC y la reacción ocurre a temperaturas menores de 60ºC, que es la usada tradicionalmente, por lo que no hay formación de hipoxantina o derivados a partir de nucleósidos de 6-aminopurina, lo que constituye la principal reacción parásita que disminuye el rendimiento de la reacción.

Fig. 2: nucleósido fosforilasas
(activas con ribonucleósidos, 2’-deoxiribonucleósidos ó 2’,3’-deoxiribosiltransferasas).

El grupo de investigación ha desarrollado esta metodología con células enteras y ha inmovilizado algunos de los microorganismos utilizados obteniendo biocatalizadores muy estables y consiguiendo que el proceso sea más rentable.

Ventajas:

La principal innovación de esta tecnología consiste en la utilización de microorganismos adaptados a crecer a temperaturas bajas, lo que conlleva que las reacciones de síntesis de nucleósidos se realicen a temperaturas inferiores a las habituales. Además estos microorganismos son totalmente específicos en la síntesis de nucleósidos sin producir la degradación de los nucleósidos formados, como suele ser habitual especialmente en el caso de adenosina que es degradada a hipoxantina por acción de otras enzimas intracelulares.

La inmovilización de las células enteras en diferentes matrices permite la reutilización del catalizador, lo cual permitirá el escalado del proceso a nivel preparativo.

Fig. 3: Purina 2'-deoxiribosiltransferasa.

Los microorganismos seleccionados poseen unos 2’-deoxiribosil transferasas (específicas de 2’-deoxinucleósidos) y otros nucleósido fosforilasas (activas con ribonucleósidos, 2’-deoxiribonucleósidos o 2’,3’-deoxiribosiltransferasas).

Mediante esta tecnología, la reacción tiene lugar en un sólo paso, no es necesario utilizar grupos protectores, no hay degradación del nucleósido sintetizado debido a la falta de reacciones secundarias y las temperaturas tanto de crecimiento como de reacción son más bajas de las utilizadas normalmente en este tipo de síntesis por lo que los costes de energía disminuyen.

Además, se pueden obtener nucleósidos de elevado coste partiendo de otros mucho más baratos.

Por otro lado, al inmovilizar los microorganismos se obtienen biocatalizadores muy estables: se pueden almacenar a 4ºC durante al menos 75 días sin pérdidas de actividad. Del mismo modo, se pueden reutilizar más de 30 veces sin que se observen pérdidas de actividad mayores del 15%.

¿Dónde se ha desarrollado?:

El Grupo de Biotransformaciones viene trabajando desde 1988 en la síntesis de moléculas de interés industrial, empleando enzimas o células enteras como biocatalizadores. El escalado del proceso se realiza por i) la inmovilización-estabilización de enzimas por adsorción o unión covalente a distintos soportes, ii) la modificación química de residuos externos usando polímeros o carbohidratos, iii) atrapamiento de células enteras en diversas matrices.

El grupo ha trabajado con nucleasas, proteasas, esterasas, lipasas y más recientemente con glucosidadasas.

En el campo de las células enteras, ha trabajado con bacterias, actinomicetos, levaduras, hongos filamentosos etc.

Y además:

El grupo de investigación busca socios en la Industria Farmacéutica que estén interesados en el escalado del proceso de síntesis de nucleósidos a bajas temperaturas y en la posterior comercialización de los productos.

El procedimiento aquí descrito se ha protegido mediante patente (actualmente en trámite).

El grupo de investigación ofrece sus conocimientos para completar el desarrollo de la tecnología ofertada.