Un escorpión originario del este de México podría tener algo más que toxina en su aguijón. Investigadores de la Universidad de Stanford y de México han descubierto que el veneno también contiene dos compuestos que cambian de color y que podrían ayudar a combatir las infecciones bacterianas.
El equipo no solo aisló los compuestos del veneno del escorpión, sino que también los sintetizó en el laboratorio y verificó que las versiones creadas en el laboratorio mataban el estafilococo y las bacterias de la tuberculosis resistentes a los medicamentos en muestras de tejido y en ratones. Los hallazgos, publicados en la edición del 10 de junio de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, destacan los posibles tesoros farmacológicos que esperan ser descubiertos en las toxinas de escorpiones, serpientes, caracoles y otras criaturas venenosas.
“En términos de volumen, el veneno de escorpión es uno de los materiales más valiosos del mundo. Producir un galón costaría $39 millones”, afirmó el autor principal del estudio, Richard Zare, quien dirigió el grupo de Stanford. “Si se dependiera únicamente de los escorpiones para producirlo, nadie podría pagarlo, por lo que es importante identificar cuáles son los ingredientes esenciales y ser capaces de sintetizarlos”.”
Orquídeas
Zare trabajó con sus colegas en México, entre ellos Lourival Possani, profesor de medicina molecular en la Universidad Nacional de México, cuyos estudiantes capturaron ejemplares del escorpión Diplocentrus melici para su estudio.
“La recolección de esta especie de escorpión es difícil porque, durante el invierno y las estaciones secas, el escorpión se entierra”, explicó Possani. “Solo podemos encontrarlo en la temporada de lluvias”.”
Durante los últimos 45 años, Possani se ha centrado en identificar compuestos con potencial farmacológico en el veneno de los escorpiones. Su grupo ya había descubierto anteriormente potentes antibióticos, insecticidas y agentes contra la malaria ocultos en el veneno de estos arácnidos. Cuando los investigadores mexicanos extrajeron el veneno de D. melici, un proceso que consiste en estimular la cola con suaves impulsos eléctricos, observaron que el veneno cambiaba de color, pasando de transparente a marrón, cuando se exponía al aire. Cuando Possani y su laboratorio investigaron este inusual cambio de color, encontraron dos compuestos químicos que creyeron responsables. Uno de los compuestos se volvió rojo al exponerse al aire, mientras que el otro se volvió azul. Para obtener más información sobre cada compuesto, Possani se puso en contacto con el grupo de Zare en Stanford, que tiene una gran reputación en la identificación y síntesis de sustancias químicas. Utilizando solo una pequeña muestra del veneno, los investigadores posdoctorales de Stanford Shibdas Banerjee y Gnanamani Elumalai lograron determinar la estructura molecular de los dos compuestos.
“Solo teníamos 0,5 microlitros de veneno para trabajar”, dijo Zare, quien es profesor Marguerite Blake Wilbur de Ciencias Naturales en la Facultad de Humanidades y Ciencias de Stanford. “Esto es diez veces menos que la cantidad de sangre que un mosquito chupa en una sola picadura”.”
A partir de las pistas obtenidas tras someter los compuestos a diversas técnicas de análisis químico, los científicos de Stanford llegaron a la conclusión de que los ingredientes del veneno responsables del cambio de color eran dos benzoquinonas hasta entonces desconocidas, una clase de moléculas en forma de anillo conocidas por sus propiedades antimicrobianas. Las benzoquinonas del veneno del escorpión parecían ser casi idénticas entre sí.
“Los dos compuestos están relacionados estructuralmente, pero mientras que el rojo tiene un átomo de oxígeno en una de sus ramas, el azul tiene un átomo de azufre”, explicó Banerjee.
El grupo confirmó las estructuras de los compuestos cuando, tras muchos intentos fallidos, aprendieron a sintetizarlos. ’Muchas de las reacciones que se escriben en el papel y que parecen funcionar no lo hacen realmente cuando se prueban en el laboratorio, por lo que hay que ser paciente y tener muchas ideas diferentes“, afirmó Shyam Sathyamoorthi, estudiante de doctorado en Medicina y Filosofía de Stanford, que dirigió los esfuerzos de síntesis.
Potencial farmacológico
El laboratorio de Zare envió un lote de benzoquinonas recién sintetizadas a Rogelio Hernández-Pando, patólogo del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud y Nutrición Salvador Zubirán, en la Ciudad de México, cuyo grupo probó la actividad biológica de los compuestos fabricados en el laboratorio. El grupo de Hernández-Pando descubrió que la benzoquinona roja era especialmente eficaz para eliminar la bacteria estafilococo, altamente infecciosa, mientras que la azul era letal tanto para las cepas normales como para las multirresistentes de la bacteria causante de la tuberculosis.
“Descubrimos que estos compuestos mataban las bacterias, pero entonces surgió la pregunta: ‘¿También te matarán a ti?’”, dijo Zare. “Y la respuesta es no: el grupo de Hernández-Pando demostró que el compuesto azul mata las bacterias de la tuberculosis, pero deja intacto el revestimiento de los pulmones de los ratones”.”
Possani afirmó que las propiedades antimicrobianas de los compuestos podrían no haberse descubierto si el grupo de Zare no hubiera descubierto cómo sintetizarlos, lo que permitió producirlos en mayores cantidades. “La cantidad de componentes del veneno que podemos obtener de los animales es extremadamente baja”, explicó Possani. “La síntesis de los compuestos fue decisiva para el éxito de este trabajo”.”
Científicos de Stanford y México están planeando nuevas colaboraciones para determinar si los compuestos aislados del veneno pueden transformarse en medicamentos y también por qué están presentes en el veneno en primer lugar.
“Es posible que estos compuestos no sean el componente venenoso del veneno”, dijo Zare. “No tenemos idea de por qué el escorpión produce estos compuestos. Hay más misterios”.”
Fuente: Universidad de Stanford