Científicos resuelven un misterio de 30 años sobre el polen de centeno

Después de casi 30 años de investigaciones, científicos de la Universidad Northwestern lograron resolver un enigma sobre dos moléculas inusuales encontradas en el polen de centeno, las cuales habían mostrado una sorprendente capacidad para ayudar a los animales a combatir tumores. La determinación de sus estructuras tridimensionales permitió desbloquear el conocimiento necesario para investigar cómo estos compuestos naturales interactúan con el sistema inmunológico y cuáles partes podrían ser responsables de sus efectos anticancerígenos.

Las moléculas, denominadas secalosidos A y B, fueron confirmadas por primera vez en su estructura exacta tras ser construidas en el laboratorio. Este descubrimiento abre la puerta a la investigación sobre cómo estos compuestos del polen de centeno, un cultivo ampliamente cultivado por su grano, pueden influir en el tratamiento del cáncer.

Los hallazgos fueron publicados en el Journal of the American Chemical Society. Según Karl A. Scheidt, profesor de química y líder del estudio, "en estudios preliminares, otros investigadores encontraron que el polen de centeno podía ayudar a diferentes modelos animales a eliminar tumores a través de un mecanismo desconocido y no tóxico. Ahora que confirmamos la estructura de estas moléculas, podemos encontrar el ingrediente activo, o qué parte de la molécula está realizando la función. Este es un emocionante punto de partida para crear versiones mejoradas de estas moléculas que podrían informar sobre enfoques para la terapia contra el cáncer".

El papel de la naturaleza en el descubrimiento de medicamentos

La mayoría de los medicamentos importantes tienen su origen en la naturaleza. Los científicos han estudiado plantas, hongos y microbios en busca de compuestos que puedan inspirar nuevos tratamientos. Por ejemplo, la morfina, un poderoso analgésico, proviene de la adormidera; el taxol, un importante fármaco de quimioterapia, fue aislado por primera vez del tejo del Pacífico; y las estatinas, que ayudan a reducir el colesterol, se originaron en hongos.

"Los productos naturales no son necesariamente medicamentos efectivos por sí solos, pero son excelentes pistas", afirmó Scheidt. "Podemos encontrar inspiración en los productos naturales y usar la química para hacer versiones mejores que sean disponibles por vía oral, que sobrevivan al metabolismo y que impacten los objetivos correctos". El extracto de polen de centeno ya se comercializa como un suplemento dietético que muchas personas utilizan para apoyar la salud prostática, aunque aún no se ha desarrollado como tratamiento farmacéutico. Un obstáculo importante fue la falta de una imagen clara de las estructuras tridimensionales de las moléculas.

Resolviendo un rompecabezas molecular de décadas

Técnicas tradicionales, como la espectroscopia de resonancia magnética nuclear avanzada, no lograron determinar completamente cómo estaban dispuestas las partes clave de las moléculas. Como resultado, los científicos pasaron décadas debatiendo entre dos posibles modelos estructurales. Ambos modelos contenían los mismos átomos conectados de la misma manera y compartían la misma forma general, pero una región crítica existía como una imagen especular en cada modelo. Incluso esa variación sutil puede afectar drásticamente cómo una molécula interactúa con los objetivos biológicos y si produce un efecto biológico.

"Es como tus manos", explicó Scheidt. "Son imágenes especulares entre sí, pero necesitas un guante diferente para cada una. Si tuvieras dos guantes para la mano izquierda, no funcionaría porque tus manos no pueden superponerse".

Construyendo las moléculas desde cero

Para resolver la incertidumbre, el equipo de Northwestern se basó en la síntesis total, un proceso en el cual los investigadores construyen una molécula natural paso a paso en el laboratorio. Este trabajo resultó excepcionalmente difícil debido a que los secalosidos A y B contienen un anillo de 10 miembros extremadamente raro y altamente tensionado en su núcleo. Esa estructura comprimida es notoriamente desafiante de ensamblar.

Los investigadores superaron el problema creando primero un anillo más grande y flexible. Luego, desencadenaron una reacción química que lo convirtió en el anillo más pequeño y tenso en un solo paso. Después de producir ambas versiones propuestas de las moléculas, el equipo las comparó con muestras extraídas del polen de centeno. Solo una coincidió perfectamente, permitiendo a los investigadores identificar de manera definitiva las estructuras correctas.

"Hemos demostrado que podemos hacer el núcleo de este producto natural", concluyó Scheidt. "Ahora estamos tratando de encontrar colaboradores en inmunología que puedan ayudarnos a traducir esto en un posible objetivo clínico". El estudio, titulado "Síntesis y confirmación estructural de secalosidos A y B", recibió apoyo del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, la Beca Lambert del Instituto de Procesos Químicos de la Vida y la Fundación Nacional de Ciencias.

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