La química que cambia la forma de fabricar medicamentos

Desde 1988, este equipo trabaja para mejorar la forma de fabricar las moléculas que sirven de base para muchos medicamentos. Su labor cuenta con financiación del Principado de Asturias, a través de FICYT, en la convocatoria de ayudas a grupos de investigación de 2024.

La importancia de este trabajo radica en la dependencia que el ser humano tiene de la química para buena parte de la vida cotidiana; está presente en los medicamentos, los materiales, los productos de limpieza y también en muchos alimentos.

Sin embargo, buena parte de ellos se siguen fabricando mediante métodos que requieren un elevado consumo de energía, emplean sustancias poco respetuosas con el medio ambiente y generan importantes cantidades de residuos.

Para Miguel Ferrero, coordinador del Grupo de Química Bioorgánica vinculado a la Universidad de Oviedo y que cuenta con financiación y apoyo del Principado de Asturias a través de FICYT, el reto está en mantener la calidad de esos productos y, al mismo tiempo, cambiar la forma de fabricarlos. «Buscamos desarrollar nuevas metodologías que reduzcan el consumo de recursos, minimicen el impacto ambiental y hagan los procesos industriales más seguros y competitivos».

La precisión de la naturaleza

Este cambio es posible mediante las enzimas, unos catalizadores naturales gracias a los cuales podemos digerir los alimentos, obtener energía o fabricar las moléculas que nuestro organismo necesita para vivir.

Los investigadores aprovechan esas herramientas, mediante la biocatálisis, una disciplina que utiliza enzimas para desarrollar reacciones químicas con una precisión muy superior a la de los métodos convencionales.

Frente a un catalizador químico convencional, una enzima reconoce exactamente sobre qué molécula debe actuar y obtiene, en muchos casos, un único compuesto con un elevado grado de pureza.

Ferrero recurre a una comparación muy gráfica para explicarlo. «Si tenemos una mano derecha y una izquierda, un proceso químico convencional suele ver ambas manos como muy parecidas y puede trabajar con las dos; en cambio, una enzima actúa como un guante, hecho para una sola mano».

Esa precisión es especialmente importante en la fabricación de medicamentos, porque dos formas muy parecidas de una misma molécula pueden tener efectos distintos; una puede producir el resultado terapéutico buscado y otra ser menos eficaz o incluso causar efectos no deseados, como ocurrió con la talidomida.

Mucho más que química verde

El grupo también trabaja para simplificar la forma de obtener estos compuestos, reduciendo etapas y aprovechando mejor la energía. Este enfoque se integra en la denominada Química Verde, que busca diseñar métodos de producción más limpios y viables tanto desde el punto de vista ambiental como económico.

Entre las líneas de investigación con mayor proyección figuran los denominados procesos en cascada o one-pot, que permiten realizar varias transformaciones de forma secuencial en un mismo recipiente, en lugar de llevar a cabo la síntesis paso a paso.

Ferrero compara este método con una cadena de montaje en la que, a diferencia de un procedimiento tradicional, el producto no tiene que detenerse en cada etapa para ser retirado, limpiado y preparado antes de continuar, sino que avanza directamente de una transformación a la siguiente.

Esta estrategia reduce el número de etapas, disminuye el consumo de disolventes y reactivos, genera menos residuos y permite ahorrar tiempo y energía; además, facilita la obtención de compuestos especialmente complejos que serían muy difíciles de sintetizar mediante procedimientos convencionales.

El reto está en conseguir que catalizadores muy diferentes, cada uno con sus propias necesidades de funcionamiento, puedan trabajar de forma compatible en un mismo medio de reacción. «Superar ese desafío nos permite desarrollar procesos de síntesis más sostenibles y competitivos, con un enorme potencial para la fabricación de fármacos, productos químicos de alto valor añadido y compuestos de interés biotecnológico», explica el coordinador.

Del laboratorio a la sociedad

Esa forma de trabajar ya está dando lugar a aplicaciones concretas en el ámbito farmacéutico. «Dependiendo del proyecto, nuestro trabajo puede abarcar desde la preparación de precursores clave hasta la síntesis completa del compuesto bioactivo», explica el coordinador del grupo.

Uno de sus proyectos más recientes se centra en la tamsulosina, un fármaco utilizado para tratar el agrandamiento benigno de la próstata y facilitar la expulsión de algunos cálculos renales. Gracias a la combinación de métodos químicos y enzimáticos, los investigadores han obtenido la forma del medicamento que produce el efecto terapéutico deseado, evitando generar otras variantes menos útiles.

Otro de los campos en los que centra su investigación es la síntesis de derivados de nucleósidos, base para el desarrollo de oligonucleótidos terapéuticos, una nueva generación de fármacos que está transformando el tratamiento de enfermedades raras, algunos tipos de cáncer y patologías de origen genético.

Una parte importante del trabajo del equipo consiste en trasladar los resultados de la investigación al tejido productivo mediante la colaboración con empresas e instituciones.

En los últimos años ha desarrollado contratos de investigación con empresas como DropSens y ArcelorMittal, además de colaborar con instituciones como el Instituto de Salud Global de Barcelona. Estas alianzas han permitido desarrollar nuevos métodos de fabricación, productos y tecnologías que mejoran la competitividad industrial y generan valor económico y social.

Ese compromiso con la transferencia también se refleja en el registro de numerosas patentes, muchas de ellas relacionadas con la preparación de compuestos con actividad terapéutica o con nuevos métodos de fabricación desarrollados junto a empresas e instituciones nacionales e internacionales.

Para Ferrero, el verdadero valor de ese trabajo está en que sus resultados lleguen más allá del laboratorio: «La conexión entre universidad, centros de investigación y empresa es una de las mejores formas de que la ciencia revierta en beneficio de la sociedad».