Introducció
Els primers organismes marins van aparèixer fa més de 3500 milions d'anys. Des d'aleshores, el seu desenvolupament evolutiu ha fornit molts d'aquests éssers amb els mecanismes necessaris per sobreviure. Alguna d'aquestes estratègies ha estat produir substàncies bioactives de defensa. Aquests productes naturals marins han resultat tenir un gran interès en farmacologia i en el tractament de malalties com el càncer, l'esquizofrènia i l'Alzheimer.
Per què cal cercar al mar?
Les possibilitats que ofereix el medi marí són evidents, ja que el mar ocupa les dues terceres parts de la superfície total terrestre. A més, hi trobem representats la major part dels grups taxonòmics animals i una dotzena de fílums exclusivament marins.
En el medi marí hi ha una estratègia de vida animal que no existeix en el medi terrestre. Es tracta d'organismes sèssils, fixats al substrat, els quals s'alimenten de matèria orgànica suspesa a la columna d'aigua. Aquests animals, filtradors o suspensívors, necessiten mantenir la seva superfície de filtració lliure d'altres organismes. El que han fet ha estat desenvolupar un mecanisme de defensa que eviti la seva depredació. La conseqüència d'aquesta necessitat evolutiva ha estat la producció d'un abundant nombre de substàncies bioactives amb uns mecanismes d'acció que han tingut aplicacions en l'àmbit farmacològic.
No obstant, no tot són avantatges i millores. Algunes de les substàncies de defensa que produeixen els organismes marins han causat greus efectes sobre les persones, després de la seva ingestió accidental de peixos, crustacis o mol·luscs. Es coneixen al voltant de vint mil tipus de toxines marines que causen unes 150 morts cada any (Puidomènech, 2007). D'altre banda, cal destacar que les substàncies terapèutiques més efectives utilitzades actualment provenen del medi terrestre, com ara plantes medicinals i nombrosos antibiòtics.
Per tant, és cert que el medi marí ens proporciona mitjans per a desenvolupar fàrmacs i optimitzar els tractament de cura en malalties greus, però encara continua sent un impediment el desconeixement que en tenim sobre el tema.
A la següent taula es mostren tot un seguit de productes marins emprats en la millora de la salut humana:
Metodologia dels microorganismes al laboratori
Quina funció té el laboratori de microbiologia?
És l'encarregat d'aïllar, identificar, classificar i cultivar els microorganismes, a més de processar i produir -a través de fermentacions- l'extracte.
Com s'aïllen les colònies?
Es duu a terme a partir de diferents medis, els quals es troben en diferents dilucions i antibiòtics.
Què és la Repetitive-PCR?
És un tipus de PCR que es basa en l'ús de primers específics per a la reacció en cadena de la polimerasa d'amplificació d'elements de DNA repetitius i intercalats en llocs diferents del genoma.
Aquests mètodes requereixen grans esforços i inversions econòmiques, humanes i tecnològiques ja que des que es descobreix la molècula d'interès fins que es comercialitza ha de passar per tot un seguir de fases.
A més a més, es necessita una gran quantitat de biomassa bacteriana per tal de produir quantitats molt petites del fàrmac. En darrer terme, aquesta conservació de microorganismes aïllats en plaques suposa un increment de despeses tecnològiques i econòmiques, ja que s'han de mantenir a baixes temperatures.
Aplicacions
En el segle XXI, hem passat de buscar antibiòtics per al tractament de malalties que afectaven tota la població mundial a buscar cures per a necessitats més actuals, com ara el càncer, l'obesitat o malalties neurodegeneratives. Per tant, la majoria de línies de recerca tenen aquesta finalitat. Es presenten els següents exemples:
- Secosteroides: enzims que utilitzen els coralls per tal de protegir-se contra malalties. Actualment s'usa per tractar l'asma, artritis i altres malalties inflamatòries.
- Bugula neritina: és un briozou que es sol trobar en climes temperats i tropicals. És un recurs prometedor en el tractament de càncers, combinat amb tractament quimioterapèutics. Assaigs clínics primerencs han demostrat la seva eficàcia, tal i com demostra l'institut nacional del càncer a Bethesda (Meryland).
- Alga blau-verda: normalment es troba als manglars caribencs i és usada per tractar cèl·lules petites del càncer de pulmó. L'institut nacional del càncer segueix investigant aquesta alga per poder tractar melanomes i altres tumors.
- Yondelis: és el primer fàrmac pel tractament de sarcomes de teixit tou, càncer de mama, d'ovari, de pròstata i de pulmó. S'extreu d'un ascidi colonial, un filtrador marí en forma de sac. Actualment es comercialitza tot i que encara segueix en fase d'estudi per a l'aplicació en altres tipus de càncer.
- Aplidin o plitidepsina: s'aïlla d'un invertebrat marí anomenat Aplidium albicans i té utilitat en tumors hematològics i tumors sòlids. S'obté mitjançant una síntesi química.
- Zalypsis: té aplicació en el tractament del mieloma múltiple. Està relacionat directament amb el compost químic natural marí Jorumycina i amb la família de les Renieramycines, derivada dels mol·luscs i esponges.
Càncer d'ovari
- Yondelis (trabectedina): s'extreu de Ecteinascidia turbinata, un ascidi colonial format per zooides, amb una àmplia distribució. Aquest organisme produeix ecteinascidines, unes molècules que interaccionen amb el complex de la transcripció i que bloquegen la reparació del DNA, induint així la mort de les cèl·lules tumorals. El problema d'aquest medicament és que té un baix rendiment, la qual cosa fa que es necessitin procediments alternatius. Es comercialitza amb el nom de PM1183 (lurbinectedin). Actualment s'estan cercant maneres de fer-lo més rendible. És un compost que inhibeix l'enzim polimerasa II, la qual cosa fa que no es pugui produir la transcripció. Això provoca el bloqueig de factors de transcripció i, en conseqüència, el bloqueig del sistema de reparació de DNA NER. Això provoca la mort de les cèl·lules tumorals. És el primer fàrmac espanyol d'origen marí i el comercialitza l'empresa Pharmamar.
Tractaments pel dolor
Les neurotoxines d'alguns organismes marins que utilitzen com a verí paralitzant serveix per tractar el dolor crònic.
- Prialt: la ziconotida és el principi actiu d'aquest medicament. Es tracta d'una substància present en el verí d'un cargol marí (Conus magus), anomenada omegaconopèptid.
En animals s'ha observat que els canals de calci de tipus N s'expressen abundantment en terminacions nervioses sensorials en la medul·la i regulen l'entrada de calci per a poder alliberar neurotransmissors. El que fa la ziconotida és bloquejar aquests canals de calci per tal de poder inhibir la transmissió del dolor d'aquesta zona. En humans encara no s'ha acabat de determinar el seu sistema d'actuació.
Aquest medicament és comercialitzat per Pharmamar, tot i que encara s'investiga el seu mètode d'actuació. És una substància que es troba només en el medi marí.
Línies d'investigació actuals
En aquests moments, Pharmamar és l'empresa líder en aquest sector. És una companyia centrada en la investigació de nous fàrmacs marins amb activitat antitumoral. Alguns exemples de productes en fases pre-clínica o d'assaig són:
- Fase pre-clínica: plitidepsina per a tractar tumors hematològics.
- En fase I: PM184 per tractar tumors sòlids.
- En fase II: PM1183 o lurbenectedina pel càncer de mama.
- En fase III: PM1183 o lurbenectedina pel càncer d'ovari resistent a platí.
Conclusió
S'ha vist que el medi marí és encara desconegut pel que fa a la investigació de fàrmacs. No obstant, hi ha possibilitats per a la recerca. En els darrers anys, s'han descobert diversos microorganismes que ens proporcionen substàncies bioactives que podem aprofitar a nivell farmacològic i obtenir medicaments d'interès. Tot i els grans avenços tecnològics, és urgent trobar un sistema de producció que garanteixi el subministrament de la substància diana, és a dir, la substància d'on se'n deriven els nous fàrmacs.
Referències
[1] Carretero, M. (2008). Ziconotida: tratamiento del dolor crónico grave. Offarm
(p. 110-111).
[2] Cicese. (2011). Investigación básica con proteínas de origen marino
podría aportar frutos prometedores para la cura de cáncer cervicouterino y de
mama. Recuperat de
http://gaceta2.cicese.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=178:investigacion-basica-con-proteinas-de-origen-marino-podria-aportar-frutos-prometedores-para-la-cura-de-cancer-cervicouterino-y-de-mama&catid=9:breviario&Itemid=100
[3] Club d'immersió Biologia. Ecteinascidia turbinata. Recuperat de
http://www.cibsub.cat/bioespecie_es-ecteinascidia_turbinata-48337
[4] De la Calle, F. (2009). Fármacos innovadores de origen marino. ¿Medicinas
del futuro?. Madri+d. Recuperat de http://www.madrimasd.org/informacionidi/analisis/analisis/analisis.asp?id=37836
[5] Herena, R. (2011). Obtención de nuevos fármacos
antitumorales a partir de
organismos marinos (Treball de màster). Recuperat de
http://repositorio.ual.es:8080/jspui/bitstream/10835/472/1/OBTENCI%C3%93N%20DE%20NUEVOS%20FARMACOS%20ANTITUMORALES%20A%20PARTIR%20DE%20ORGANISMOS%20MARINOS-HERENA%20GARC%C3%8DA,%20RAFAEL.pdf
[6] Huang, S., Chen, W., Pang, J., Pei, Z., Wang, G., Sun, H. (2015). Effects of marine
compound xyloketal B on neuroprotection and potential drug development. Journal
of Coastal Life Medicine (p. 429-432). Doi:
10.12980/JCLM.3.2015JCLM-2015-0017
[7] Loctier, D. (26 maig 2014). El desconocido mundo de microorganismos marinos y sus posibles utilidades
en medicina. Euronews. Recuperat de
http://es.euronews.com/2014/05/26/el-desconocido-mundo-de-los-microorganismos-marinos-y-sus-posibles-utilidades-/
[8] Miguelez, F. (2010). Los otros usos del mar. Recuperat de
https://books.google.es/books?id=2QXMZILBEXIC&pg=PA109&lpg=PA109&dq=nuevos+farmacos+en+el+medio+marino&source=bl&ots=xp3ZN7ycGS&sig=ST3dqmo92svYkKYpdOLPRcyeZn0&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjh3K6si6rLAhUDrRoKHSJ6DOcQ6AEILTAC#v=onepage&q=nuevos%20farmacos%20en%20el%20medio%20marino&f=false
[9] Pandey, S., Sree, A., Sethi, D. P., Kumar, C. G., Kakollu, S., Chowdhury,
L., Dash, S. S. (2014). A marine sponge associated strain of Bacillus subtilis and
other marine bacteria can produce anticholinesterase compounds. Microbial
Cell Factories, 13. Doi: 10.1186/1475-2859-13-24
[10] Puigdomènech, P., i Gòdia, F. (2007). Bases ecològiques per a la
recerca de nous fàrmacs en els organismes marins. En P. Puigdomènech i F. Gòdia
(ed.), Les biotecnologies. (p.125-140). Doi: 10.2436/20.1501.02.49
[11] Puigdomènech, P., i Gòdia, F. (2007). Fármacos de origen marino. En P. Puigdomènech i F. Gòdia (ed.), Les biotecnologies. (p. 141-155).
Doi: 10.2436/20.1501.02.50
[12] Radio Televisión de Castilla y León. (agost 2010). Microorganismos marinos
para encontrar nuevos fármacos contra el cáncer [Vídeo]. Recuperat de
https://www.youtube.com/watch?v=4nQMqS_L7s0
El treball està ben estructurat i ben escrit amb algun petit defecte de traducció (google?). Potser és massa llarg, en particular en la part que tracta les aplicacions. No cal explicar tant en què consiteix la malaltia i centrar-se més en el producte terapeutic. Estaria bé discutir si aquest producte només es pot trobar al mar o també està produit per organismes terrestres o d'aigües continentals.
ResponEliminaCal ordenar le aplicacions i posar l'apartat "altres" al final.
També cal aclarir quins dels productes que citeu es troben ja disponibles comercialment i quins estan en fase pre-clínica o d'assaig i quines companyies hi ha al darrere. Quan separeu les aplicacions de les línies actuals d'investigació esteu dient que les aplicacions ja estan disponibles?
Trobo a faltar un petit paràgraf que aporti una mica de crítica o al menys es qüestioni la ideonitat del medi marí vers el terrestre. De fet les substàncies terapèutiques més efectives a dia d'avui s'ha trobat s la terra i no al mar (antibiòtics, principis actius de plantes, etc..)
Els arguments que es donen per justificar les possibilitats del medi marí (organismes sèssils i defensa) són pobres i potser valdria la pena buscar-ne d'altres
Respecte a la metodologia, també esperaria una mica de crítica al procediment clàssic d'aïllament i cultiu en placa, en especial considerant la baixa cultivabilitat de la majoria de microorganismes natural.
Bacillus subtilis no és un cep, sinó una soca.
A la conclusió hi ha un parell de punts febles. En primer lloc les possibilitat per la recerca no les donen les dimensions del medi marí, sino el desconeixement que en tenim. En segon lloc la biodiversitat del medi marí no es més gran que la que podem trobar a altres ecosistemes com ara un sòl tropical o les femtes.
Finalment, les referències a informatius o notícies es poden suprimir.
PREGUNTA AVALUABLE:
ResponEliminaEn el treball dieu que en el medi marí, les diferents espècies que secreten substàncies bioactives, que són utilitzades en l'àmbit farmacològic, són creades per els organismes com a mecanismes per evitar la depredació.
La meva pregunta és si pot haver-hi altres causes perquè secretin les substàncies bioactives; i si aquestes, són les mateixes causes que provoquen que les espècies terrestres secretin també aquestes substàncies.
Xènia Moradell
Hola Xènia,
EliminaNo. La principal finalitat de tots aquests individus amb capacitat per a produir substàncies bioactives és la de defensa davant dels atacs de depredadors. De fet, un compost bioactiu es defineix com una substància que es troba de forma natural en plantes o animals que té respostes protectores en la prevenció de danys.
Pel que fa a la teva segona pregunta, els individus del medi terrestre que també secreten compostos bioactius ho fan per la mateixa raó. Tot i que potser caldria afegir que aquestes substàncies s'associen amb la promoció de la salut. Per exemple, alguns compostos bioactius són la fibra alimentària, diversos productes derivats de plantes, ... i algunes de les malalties causades per problemes nutricionals han estat relacionades amb una aportació deficient de compostos bioactius.
Espero haver aclarit els dubtes.
Gràcies.
COMENTARI AVALUABLE:
ResponEliminaEl Prialt no produeix substàncies secundàries que podrien afectar l'individu d'alguna altra manera?
El dolor és una bona font de detecció de problemes que ens permet detectar-los i investigar-los. Si un individu es pren aquesta substància durant un període més o menys llarg de temps no podria ser que si la malaltia que li causa dolor en una zona evolucionés cap a una altra i aquest procés no fos detectat? En aquest cas podria acabar provocant una mort sobtada ja que no es podria detectar la segona font de dolor o malaltia. En els estudis d'aquest fàrmac s'ha tingut en compte aquest possible efecte?
Mireia Benito Pellicer
Hola Mireia,
EliminaSí. De fet, és molt freqüent patir confusió, marejos, dificultat per caminar, vòmits...entre d'altres. Però s'ha de tenir en compte que s'usa en pacients que pateixen un dolor crònic molt greu i que no poden utilitzar o no responen a medicaments analgèsics estàndards. Per tant, és com una última opció.
En quant a la mort sobtada, no, no és possible en principi. Tot el procés de medicació està supervisat per metges qualificats, pel que ja portaran un seguiment adient del pacient tenint en compte aquests supòsits.
Espero haver-te ajudat i aclarir-te els dubtes.
Gràcies.
Pregunta avaluable:
ResponEliminaHi ha un paràgraf on feu referència a uns organismes sèssils, fixats al substrat, els quals s'alimenten de matèria orgànica suspesa a la columna d'aigua. Es tracta únicament de plantes, o d'algun altre organisme? De ser així, en podrieu posar algun exemple?
Tània Núñez Alarcón
Hola Tània,
EliminaEfectivament al tercer paràgraf parlem sobre una estratègia que està representada per invertebrats secundaris. Aquests són als que ens referim quan anomenem aquests organismes sèssils. Tots aquests són de vida animal, i algun exemple en serien espècies d'esponges i cnidaris, principalment.
Gràcies.
PREGUNTA AVALUABLE
ResponEliminaNo he acabat d'entendre la funció de la Rep-PCR, el que he entès és que copia zones repetitives del DNA, però el que interessa són els gens responsables de la síntesi del producte d'interès no?
Hola Marc,
EliminaAquesta és exactament la funció de la Rep-PCR. Agafa les zones del DNA que interessen (això s'aconsegueix amb els primers) i en sintetitza moltes còpies del mateix fragment. Per tant, es busquen els gens responsables de sintetitzar aquest producte, obtenint-ne així moltes còpies. A més, aquesta PCR, a diferència de les altres, utilitza primers dissenyats per hibridar amb seqüències repetides intercalades en diferents parts del genoma.
Gràcies.
PREGUNTA AVALUABLE
ResponEliminaHeu explicat el procés per obtenir les substàncies d'interès a partir de microorganismes però, en cas de que l'organisme que produeixi la substància que ens interessa sigui un pluricel·lular, quin procediment se seguiria? S'extreuria directament de l'organisme en el seu hàbitat, s'intentaria proliferar-lo al laboratori o es crearien microorganismes transgènics que sintetitzin aquella substància en concret?
Mara Müller
Hola Mara!
EliminaQuan es tracta d'organismes pluricel·lulars, el que ens interessa extreure i conservar seria la substància o metabòlit i no el mateix individu com passaria en el cas dels unicel·lulars per tant, seguiria un altre protocol, semblant al què s'explica al nostre blog. En el cas de la segona pregunta, també s'hauria d'extreure l'organisme del seu hàbitat en un començament i això provocaria el mateix problema que amb els unicel·lulars, la gran despesa de recursos, de manera que el que s'ha intentat focalitzar en aquest treball és el mètode d'extracció dels unicel·lulars ja que aquests són encara més desconeguts que els plurice·lulars i poden aportar grans avenços en diferents àmbits, sobretot en el sanitari.
Gràcies
Pregunta avaluable:
ResponEliminaYondelis és un compost que inhibeix l’enzim polimerasa II, com es treballa per tal que només afecti a les cèl·lules tumorals i no a totes les cèl·lules de l’hoste?
Alejandra Portavella
Hola Alejandra,
EliminaEl principi actiu de Yondelis és la molècula ET-743 (trabectedina). Aquest té un mecanisme d'acció multicomponent, que afecta a diferents processos del cicle de les cèl·lules tumorals. Yondelis impedeix que la cèl·lula tumoral es repliqui o induexi la seva mort, al inhibir l'activació de la transcripció genètica, la proliferació de les cèl·lules tumorals i les vies de reparació per escissió de nucleòtids associada a la transcripció.
Gràcies.
PREGUNTA AVALUABLE
ResponEliminaNo seria molt més interessant a nivell econòmic per a les empreses del sector buscar substàncies homòlogues a les que es troben al medi marí en el medi terrestre? És a dir, no seria més econòmic invertir diners en la investigació en un medi prou conegut com en el terrestre que en el medi aquàtic que és molt més extens i desconegut?
Hola Paula,
EliminaÉs cert que en el medi marí, al ser un medi amb unes condicions físiques particulars i que ofereix una visibilitat molt inferior a la del medi terrestre, és menys accessible. No obstant, és precisament per això que les pistes químiques adquireixen una major rellevància, és a dir, suggereix la presència d'estructures químiques noves entre els organismes que hi habiten. En el medi marí hi ha una diversitat extraordinària de molècules bioactives que han estat utilitzades com a font de medicaments. I això, no pot ser ignorat. A nivell econòmic, també s'obtenen beneficis en la comercialització d'aquests nous fàrmacs. Ara, fins a quin punt és beneficiós aquesta comercialització si abans ja hi ha hagut un cost per extreure'n els principis actius? Probablement els beneficis que se'n treuen són majors, ja sigui econòmicament o pel seu ús en medicina.
Gràcies.
PREGUNTA AVALUABLE:
ResponEliminaHe llegit que PM1183 inhibeix l'enzim polimerasa II fent que no es produeixi la transcripció i que també es bloqueja el sistema de reparació de DNA NER fent que les cèl·lules tumorals morin. Especifiqueu que moren les cèl·lules tumorals perquè només moren aquestes o moren totes les cèl·lules que com a conseqüència del tractament no poden utilitzar la pol. II i la DNA NER?
També he vist que es comercialitza, sabeu si es segur pel pacient prendre-s'ho segons la pregunta anterior?
Hola Laia,
EliminaEl principi actiu d'aquest fàrmac és la trabectedina. Yondelis excerceix la seva activitat a les cèl·lules tumorals interactuant amb el complex de transcripció i bloquejant la reparació de l'ADN.
En quan a la comercialització, s'han fet diversos assaigs i estudis clínics que demostren l'eficàcia i seguretat d'aquest fàrmac. És un tractament específicament aprovat per pacients amb sarcomes de teixit tou.
Gràcies.
Comentari avaluable:
ResponEliminaComenteu que la quantitat de biomassa necessària per tal d'obtenir el fàrmac és molt elevada i que per altra banda, la quantitat de producte obtingut és molt baixa. Sabeu si la investigació actual va dirigida en millorar les condicions per estimular la seva producció? Hi ha algunes soques modificades genèticament per potenciar aquesta producció amb menys biomassa?
Gerard Ferrer Artigas
Hola Gerard! Les investigacions actuals estan molt enfocades a trobar noves substàncies en el medi marí que tinguin una aplicació, sobretot, clínica.així doncs, l'empresa líder en aquest sector ha encaminat la seva recerca a antibiòtics antitumorals. Pel que fa a la segona pregunta no t'ho podem acabar de confirmar, ja que no ens hem centrat en aquesta branca de la investigació sinó en les seves aplicacions però seria un molt bon tema a tractar ha que d'aquí podríem extreure resultats per tal de què la investigació marina dels microorganismes fos més viable.
EliminaGràcies.
COMENTARI AVALUABLE
ResponEliminaCom ja heu dit, tot el procés des de que es descobreix la molècula fins que es comercialitza és llarg i costós. Creieu que això podria ser un impediment per investigar i fer més recerca en l'àmbit marí? El fet de que la majoria de plantes medicinals siguin terrestres pot tenir a veure amb que no s'invetsigui el medi marí perquè és molt car?
Paula Cano Calvo.
Hola Paula! Aquest encariment del procés d'investigació és el que provoca que el focus de la recerca de microorganismes no sigui l'àmbit marí de manera que el desconeixement d'aquest ambient és molt gran i cal investigar-lo, ja que poden aportar molts avanços, sobretot en l'àmbit sanitari. Bé, a la segona pregunta, podríem dir que si, ja que aquí es pot veure la gran diferència entre els avanços en ambients on no s'ha d'invertir tants recursos i els pocs avanços i la desconeixença que tenim cap a àmbits on sí que s'han d'invertir més recursos.
EliminaPREGUNTA AVALUABLE
ResponEliminaAl post es fa referència a Pharmamar com empresa líder nacional. Hi ha altres empreses en l'àmbit internacional de rellevança en aquest sector?
En quant als ecosistemes marins, quins són els més rics o productius per a la investigació de posibles fàrmacs?
Natàlia Barceló Sánchez
Hola Natàlia,
EliminaPharmamar és l'empresa més coneguda i la que més èxit ha tingut fins el moment; és a dir, la que més productes ha pogut comercialitzar. No obstant, hi ha altres empreses en aquest sector com serien Pharmasea (que cerca antibiòtics, aliments i cosmètics) o Klinipharm (que ha produït un col•lagen marí per a la pell).
En resposta als ecosistemes marins és sabut que els ecosistemes amb més biodiversitat són, en general, els esculls de corall. Ara bé, arreu del món, hi ha regions on hi ha una elevada biodiversitat marina, anomenats "hotspots" de biodiversitat. Aquests els pots consultar en el següent enllaç:http://www.portraitofacoralreef.com/biodiversity.shtml
Espero haver-te resolt els dubtes.
Moltes gràcies.