Catálogo de publicaciones

La epilepsia es un desorden crónico del cerebro que afecta a alrededor de 50 millones de personas en todo el mundo. Esta enfermedad no tiene una preferencia etaria, afectando a personas de cualquier edad, sino una regional: el 80% de los pacientes epilépticos pertenecen a países en vías de desarrollo (Organización Mundial de la Salud, 2015). La epilepsia en la mayoría de los casos se caracteriza por la presencia de convulsiones recurrentes, las cuales son breves episodios de contracciones musculares involuntarias de alguna parte del cuerpo (convulsión parcial) o del cuerpo entero (convulsión generalizada). Estos episodios en ocasiones se acompañan por perdida de la conciencia, así como también del control de esfínteres. Las convulsiones son el resultado de una descarga eléctrica excesiva de un grupo neuronal que puede situarse en partes del cerebro muy diversas. Estas cubren un rango de intensidad que va desde breves lapsos de pérdida de atención o espasmos musculares, a severos episodios de contracciones musculares de larga duración. La frecuencia con la que aparecen los episodios epilépticos también es variable, siendo en ocasiones menos de una por año hasta varias por día (Organización Mundial de la Salud, 2015). La batería de tratamientos destinados a hacer frente a esta enfermedad comprende desde sofisticadas técnicas quirúrgicas de resección del foco epileptogénico, pasando por un arsenal de fármacos de diversas familias químicas, hasta llegar a dietas específicas y terapia basada en deportes (Laxer et al., 2014; Löscher, 2011; Arida, 2011). A pesar de los muchos esfuerzos realizados para encontrar un tratamiento exitoso para este mal, actualmente existe un 30% de la población de epilépticos que no logra controlar la aparición de convulsiones, condición conocida como epilepsia refractaria o intratable (Organización Mundial de la Salud, 2015). Además, las terapias farmacológicas actuales, presentan efectos adversos graves y comprometen seriamente la calidad de vida y la adherencia al tratamiento de los pacientes epilépticos (Löscher, 2011; Talevi & Bruno-Blanch, 2013). El impacto de la epilepsia, es multifacético y posee un amplio espectro de efectos. El carácter impredecible y peligroso de las convulsiones eleva el riesgo de lesiones, hospitalización y mortalidad y afecta negativamente la salud mental de los pacientes, que con frecuencia, deriva en ansiedad, depresión y deterioro cognitivo (Kerr, 2012). El presente trabajo de tesis persigue el objetivo general de descubrir nuevos fármacos anticonvulsivos, capaces de controlar la sintomatología de la epilepsia refractaria asociada a regulación hacia arriba de la glicoproteina-P (P-gp), una proteína transportadora que restringe la biodistribución y promueve la eliminación de una gran diversidad de compuestos exógenos desde el organismo (Fromm, 2004; Taft, 2009) entre otras funciones. Abundante evidencia científica relaciona la sobre-expresión de esta glicoproteina con el fenómeno de resistencia múltiple a fármacos en varias enfermedades, entre ellas la epilepsia (Thomas, 2003; Kim, 1998; Löscher, 2005; Chengyun, 2006; Brandt, 2006; Marchi, 2004; Lazarowski, 2007; Robey, 2008). La afinidad de las sustancias por esta macromolécula es una propiedad relacionada con los procesos ADME/Tox (Administración, Distribución, Metabolismo, Excreción y Toxicidad) a tener en cuenta al momento de iniciar un proyecto de descubrimiento de nuevos fármacos. La incorporación de filtros ADME/Tox in vitro e in silico en las etapas iniciales del proceso de desarrollo de nuevos fármacos ha logrado reducir considerablemente el porcentaje de proyectos que fracasan a nivel preclínico o clínico debido a problemas en la distribución de la droga en el organismo (Kola, 2004; Hop, 2004). Tales filtros descartan en las fases tempranas del proyecto de investigación de nuevos agentes terapéuticos aquellas estructuras que potencialmente podrían presentar características ADME/Tox desfavorables.

La disminución de la eficacia de un fármaco en el tratamiento o cura de una determinada enfermedad o condición se conoce como resistencia a los fármacos. La resistencia a múltiples fármacos o MDR (por sus siglas en inglés, multidrug resistance) se puede definir, en términos generales, como la capacidad de una célula viva u organismo de ofrecer resistencia al tratamiento frente a un amplio espectro de fármacos no relacionados estructural o funcionalmente entre sí. Una forma específica de MDR es aquella mediada por una superfamilia de proteínas de membrana denominadas proteínas transportadoras de eflujo ATP dependientes o transportadores ABC (por sus siglas en inglés, ATP-binding cassette). En humanos (y eucariotas en general), los transportadores ABC utilizan la energía proveniente de la hidrólisis del ATP intracelular para exportar compuestos desde el citoplasma hacia el exterior de la célula a través de la membrana plasmática, o bien para mover moléculas en orgánulos intracelulares. En cualquier caso, el sentido de transporte en eucariotas es siempre desde el interior de la célula u orgánulo hacia el exterior de éstos. En los mamíferos, los transportadores ABC se expresan de forma ubicua en todo el organismo, pero su expresión es predominante en ciertos órganos como el hígado, el intestino y los riñones, y en tejidos tales como la barrera hematoencefálica (BHE), la barrera hematotesticular y la placenta. Están caracterizados por una amplia especificidad de sustrato y están involucrados en el eflujo tanto de moléculas endógenas como de compuestos xenobióticos, y por lo tanto están asociados a un amplio espectro de funciones fisiológicas. De los 49 transportadores humanos, sólo la proteína ABCB1 (Glicoproteína P - Pgp, MDR1), la proteína ABCG2 (Proteína de Resistencia del Cáncer de Mama - BCRP, MXR) y varios miembros de la familia ABCC (MRP) califican sin dudas como proteínas MDR-ABC y su participación en este fenómeno ha sido largamente documentada, principalmente en el cáncer, la epilepsia y las enfermedades infecciosas. La epilepsia es el trastorno cerebral crónico más frecuente, afectando a más de 50 millones de personas en todo el mundo. La farmacoterapia es el tratamiento de elección logrando éxito en el control de la epilepsia (es decir, logrando un estado libre de convulsiones sostenido en el tiempo) en alrededor del 70% de los pacientes. El 30% restante sufre de epilepsia resistente al tratamiento o refractaria, en la cual no se logra alcanzar un estado libre de convulsiones sostenido en el tiempo con al menos dos regímenes de fármacos antiepilépticos (FAE) correctamente seleccionados, bien tolerados y de uso habitual. Entre las diferentes hipótesis que proporcionan posibles explicaciones al fenómeno de la epilepsia refractaria, la hipótesis de los transportadores sostiene que la farmacorresistencia puede ser una consecuencia de una sobreexpresión (inducida por las propias convulsiones o los FAE) e hiperactividad local de los transportadores MDR-ABC en la BHE y/o los focos epilépticos, los cuales limitarían la penetración de los FAE y conducirían a niveles insuficientes de los fármacos en el tejido cerebral epileptogénico. La refractariedad ha sido atribuida principalmente a la sobreexpresión de la Pgp; sin embargo, estudios recientes evidenciaron el papel relevante de la BCRP en la restricción del acceso al cerebro de varios FAE. Cabe destacar aquí que la BCRP es el transportador con los niveles de expresión basales más altos tanto a nivel de la BHE como en todos los segmentos del intestino humano de sujetos sanos, además de ser el transportador ABC con espectro de sustratos más amplio. Por este motivo, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) y la Agencia Europea de Medicamentos (EMA) recomiendan que los fármacos en investigación sean evaluados como sustrato y/o inhibidor tanto de la Pgp como de la BCRP. Por todo esto, durante el presente plan de tesis se desarrollaron una serie de modelos computacionales químico-matemáticos basados en descriptores moleculares topológicos capaces de discriminar entre sustratos y no sustratos de la BCRP humana de tipo salvaje, utilizando distintas metodologías de modelado desde el ligando. El mejor modelo obtenido fue un ensamble de modelos de tipo no lineal desarrollado utilizando una estrategia combinada de algoritmos genéticos, algoritmo de inducción de árboles de decisión J48 y fusión de datos. El filtro ADME desarrollado es fácil y rápido de aplicar porque no requiere un análisis conformacional previo de las estructuras químicas a evaluar, lo cual es particularmente adecuado para campañas de cribado virtual en grandes bibliotecas de compuestos químicos. Las predicciones del modelo se validaron experimentalmente utilizando el modelo ex vivo de saco intestinal evertido de rata. Se evaluaron experimentalmente cinco compuestos anticonvulsivos clasificados como no sustrato por el ensamble y ninguno de los cinco compuestos demostró ser un sustrato de la BCRP en las condiciones experimentales utilizadas. Los resultados experimentales demostraron la capacidad predictiva del ensamble de modelos computacionales obtenido, el cual constituye un filtro ADME in silico que podrá aplicarse en campañas de cribado virtual orientadas al descubrimiento de nuevos fármacos para el tratamiento de patologías con alta prevalencia de fenómenos MDR asociados al transportador BCRP como la epilepsia y el cáncer, y para la predicción de potenciales reacciones medicamentosas debidas a la competencia de dos o más fármacos por dicho transportador.