Los científicos ya saben que el veneno de los caracoles cónicos, que merodean por el fondo del océano en busca de pescado, contiene compuestos que pueden adaptarse como productos farmacéuticos para tratar el dolor crónico, la diabetes y otras enfermedades humanas. Pero el veneno de los caracoles cónicos tiene más secretosaún por revelarse En un nuevo estudio publicado en Avances científicos, los investigadores informan que un grupo de caracoles cónicos produce un compuesto de veneno similar a la hormona somatostatina.
Mientras continúan aprendiendo más sobre este compuesto de veneno y sus posibles aplicaciones farmacéuticas, los resultados muestran la amplia variedad de fármacos que los animales venenosos producen, diseñan y refinan durante millones de años.
"Tenemos que ampliar el alcance de lo que esperamos que hagan estos animales venenosos, suponiendo que realmente puedan estar haciendo cualquier cosa", dice Helena Safavi-Hemami, profesora asistente adjunta en la Universidad de Utah y profesora asociada en la Universidadde Copenhague. "Deberíamos mirar de manera muy amplia y estar atentos a compuestos completamente nuevos".
"El veneno del caracol cónico es como una biblioteca natural de compuestos", agrega Iris Bea Ramiro de la Universidad de Copenhague. "Es solo cuestión de encontrar lo que hay en esa biblioteca".
Encuentre el estudio completo aquí. Esta investigación fue financiada por el Departamento de Defensa de EE. UU., una Beca Villum Young Investigator, el Departamento de Ciencia y Tecnología, el Consejo Filipino para la Investigación y el Desarrollo en Salud, USAID y la Sociedad Benning.
Comenzando en Bohol
La historia comienza en las Filipinas, en la isla de Bohol, donde creció Ramiro. Aunque ella y la mayoría de los boholanos no se encontraban a menudo con caracoles cónicos excepto para encontrar conchas en la playa, los pescadores sabían cómo encontrar y atrapar los caracoles venenosos,que a menudo se venden a los recolectores de conchas y a veces se comen. Un pescador le dijo a Ramiro que sus padres le advirtieron que evitara comer un órgano parecido a un frijol en el caracol.
"La estructura similar a un frijol es en realidad un bulbo que está conectado a la glándula donde se produce el veneno", dice Ramiro.
Algunos caracoles cónicos son cazadores de peces. Algunos de ellos usan una estrategia de caza de "taser y atadura", disparando un anzuelo de púas a un pez y lanzando una descarga de veneno que electrocuta químicamente y paraliza al pez. Otros usan una red de cazaestrategia, liberando una nube de veneno en el agua con compuestos que dejan a los peces privados de los sentidos y desorientados.
Sin embargo, de los ocho grupos estimados de caracoles cónicos cazadores de peces, solo la mitad se ha estudiado exhaustivamente. Entre los linajes menos estudiados se encuentran los Asprella caracoles cono. No son caracoles de aguas poco profundas, como otros. Les gustan las aguas más profundas, a profundidades de 200 a 800 pies 60 a 250 m, y han sido menos accesibles para los científicos.
Como estudiante de posgrado en la Universidad de Filipinas, Ramiro comenzó a estudiarConus rolani, una especie deAsprella caracol. "Nadie en nuestro laboratorio estaba trabajando en eso en ese momento", dice ella. "Solo buscaba identificar cualquier pequeño péptido cadena de aminoácidos del veneno de C. rolanique tuvo una actividad inusual o interesante en ratones."
Encontró uno. Un pequeño péptido del veneno hizo que los ratones actuaran con lentitud o sin responder. Pero fue de acción lenta, difícilmente el efecto esperado ya que otros caracoles cónicos produjeron venenos que actuaron casi de inmediato. Tenía algunas similitudes con la hormonasomatostatina más sobre esto más adelante, pero no lo suficiente como para decir de manera concluyente que el péptido del veneno y la hormona humana estaban relacionados funcionalmente.
Mientras exploraba cómo y por qué funcionaba el veneno, Ramiro visitó la Universidad de Utah, un centro de investigación del caracol cono.
Cono de caracoles en la U
Lejos de las resplandecientes aguas del Pacífico, los investigadores de la U han estado estudiando los caracoles cónicos y su veneno desde 1970, cuando Baldomero "Toto" Olivera llegó a Salt Lake City, trayendo consigo la investigación sobre caracoles cónicos que había comenzado en su Filipinas natal.
Décadas de estudio han proporcionado una gran cantidad de información sobre cómo los compuestos del veneno interactúan con los cuerpos de los peces de presa, incluida la forma en que los venenos interactúan con los receptores del cuerpo y superan los procesos bioquímicos naturales. Olivera y sus colegas investigaron si esos efectos podrían emplearsecomo productos farmacéuticos en humanos. Un esfuerzo produjo un medicamento para el dolor, Prialt. Otro, en el que Safavi desempeñó un papel destacado en la U como profesor asistente, investigó cómo los análogos de insulina producidos por los caracoles cónicos podrían adaptarse como una insulina de acción rápida para las personas.con diabetes.
"De alguna manera, los caracoles cónicos toman algunas de sus hormonas y las convierten en armas", dice Safavi. Así que ella y otros investigadores ayudaron a Ramiro a comparar el péptido que había encontrado, ahora llamado Consomatin Ro1, con proteínas humanas conocidas.
Frank Whitby, profesor asociado de investigación en el Departamento de Bioquímica, utilizó cristalografía de rayos X para determinar la estructura de Consomatin Ro1. "Esta fue una contribución importante porque demostró que Consomatin Ro1 no se parece a la somatostatina, sino a un análogo de la drogade somatostatina llamada octreótido", dice Christopher Hill, distinguido profesor de bioquímica.
Mientras tanto, el equipo de investigación también trabajó con pescadores locales frente a Cebu, una isla cerca de Bohol, para traerAsprellaespecímenes al laboratorio para observar su comportamiento y aprender más sobre su bioquímica.
Tomó un año, dice Ramiro, confirmar que el péptido que ella había aislado originalmente del C. rolani el caracol activa dos de los cinco receptores humanos para la somatostatina "con una selectividad única", dice.
"Entonces", dice Safavi, "realmente queríamos entender qué está haciendo y cómo podría ser mejor que la somatostatina".
Caracoles y serpientes
La somatostatina es una hormona que, en humanos y muchos otros vertebrados, es generalmente un inhibidor, una especie de manta húmeda. Es el principal inhibidor de la hormona del crecimiento y se puede usar para tratar el trastorno del crecimiento excesivo, la acromegalia. También inhibehormonas en el páncreas y señales de dolor e inflamación.
"Así que es esta hormona la que tiene muchas, muchas funciones diferentes en el cuerpo humano", dice Safavi, "pero siempre está bloqueando algo. Y por eso, ha sido una hormona interesante para el desarrollo de fármacos durante algún tiempo".
¿Cómo puede una hormona como la somatostatina funcionar como un veneno armado, especialmente cuando actúa lentamente? La mejor manera de entender eso, dicen los investigadores, es mirar a otro depredador con un veneno de acción lenta: la serpiente de cascabel.
Las serpientes de cascabel, las víboras y las cobras han desarrollado una estrategia de caza para protegerse de presas peligrosas que posiblemente podrían contraatacar. Las serpientes atacan, inyectan su veneno y luego se retiran. Luego esperan y siguen a su presa hasta que el veneno hace pleno efecto.y la presa está muerta o casi muerta y segura para acercarse y comer.
Las observaciones de caracoles cónicos en tanques mostraron similitudes con la estrategia de caza de ataque y liberación de las serpientes de cascabel. Después de inyectar veneno, los caracoles esperaban, a veces hasta tres horas, antes de administrar una segunda inyección y esperar de nuevo.
"Y solo cuando la presa está realmente incapacitada y no puede nadar, vienen y se la comen", dice Safavi. "Si no atrapas a la presa de inmediato, tienes la ventaja de esperar hasta que la presa ya no puedamoverse. Eso es particularmente importante si la presa puede contraatacar".
¿Cómo ayuda un componente del veneno que imita a la somatostatina con esa estrategia? Todavía no está claro. El estudio mostró que Consomatin Ro1 puede bloquear el dolor en ratones con una eficacia similar a la morfina, y puede usarse para bloquear el dolor para que la presa no lo haga.sabe que ha sido golpeado, dice Safavi. Diferentes especies de cazadores de peces pueden usar estas toxinas para diferentes propósitos.
Diminutos diseñadores de drogas
Como un análogo de la somatostatina, dice Safavi, Consomatin Ro1 está estructurado "como si hubiera sido diseñado por fabricantes de medicamentos". La molécula es corta, estable y eficiente en los receptores a los que se dirige.
Es probable que sea un reflejo del proceso de evolución. Los caracoles cónicos probablemente comenzaron a usar su propia somatostatina en el veneno y luego, a través de generaciones de prueba y error, refinaron el compuesto para obtener la máxima eficacia. Esa es una ventaja para nosotros, ya que la biología de los pecesy los humanos es lo suficientemente similar como para que un compuesto que es altamente efectivo en los peces probablemente sea efectivo en los humanos.
Aún está por verse si Consomatin Ro1 es más efectivo que los medicamentos análogos de somatostatina que ya están en el mercado para tratar trastornos del crecimiento o tumores.
"Sin embargo, la ventaja de los caracoles cono es que hay muchas especies", dice Safavi. "Y sabemos que muchas de estas especies producen somatostatina, por lo que las posibilidades de encontrar el mejor análogo pueden ser bastante altas".
Direcciones futuras
A continuación, el equipo de investigación quiere investigar el origen de la consomatina Ro1 en los caracoles, así como comprender mejor el potencial del compuesto como antiinflamatorio o analgésico. También buscarán ver si las modificaciones al compuesto podríanhacerlo aún más útil.
Los resultados muestran cómo los animales venenosos pueden convertir una hormona en un arma y sugieren que la gama de herramientas bioquímicas del veneno podría ser más amplia de lo que se pensaba anteriormente.
"Hay evidencia de que los virus también convierten las hormonas en armas", dice Safavi. "Podemos pasar mucho tiempo tratando de diseñar buenos medicamentos hormonales, o podríamos tratar de observar la naturaleza con más frecuencia. Y creo que si hiciéramos loúltimo, podríamos tener más éxito o podríamos ser más rápidos en nuestros esfuerzos de desarrollo de fármacos". Safavi continuará con este trabajo cuando regrese a la U como profesora asociada de bioquímica en el verano de 2022.
"Esto da una idea del desarrollo de terapias de próxima generación", dice Hill. "En términos más generales, este es un gran ejemplo de cómo la evolución en el mundo natural ya ha desarrollado productos naturales similares a medicamentos que tienen un gran potencial para mejorar la salud humana".salud."
"Descubrir nuevos péptidos de los caracoles cono es divertido y emocionante, pero podría ser un viaje largo y difícil", dice Ramiro, y agrega que la integración de varias disciplinas, incluidas la biología, la bioquímica y la farmacología, han hecho que este estudio sea exitoso. "Haytodavía hay mucho que podemos encontrar, descubrir y aprender de los caracoles cono y su veneno".
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Utah. Original escrito por Paul Gabrielsen. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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