A unos kilómetros de la Bahía de San Francisco, en California, se encuentra el laboratorio nacional SLAC, acrónimo del inglés: Stanford Linear Accelerator Center. Cuando comenzó en 1962 era un proyecto de físicos interesados en conocer cuáles son los ladrillos fundamentales de la materia, qué fuerzas los unen y cómo se conforma el mundo entero con estos bloques indivisibles.
Para contestar a las preguntas de aquellos tiempos se construyó un acelerador de partículas, y en 1970, estudiando los choques de electrones contra núcleos de átomos, se encontró que los neutrones y protones están hechos de quarks.
Los quarks son, desde entonces, las partículas elementales que, junto con los electrones y dos parientes cercanos a éstos, forman todo lo que nos rodea.
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Poco tiempo después, en ese mismo laboratorio, se descubrió el quark “encanto” —uno de los seis tipos de quark que conocemos—. Un año más tarde se descubrió, también allí, al pariente más pesado del electrón llamado taón.
De manera que en pocos años el SLAC nos mostró que seis quarks y seis leptones (entre ellos el electrón, muon y taón) serían lo que forma al universo entero. Por esos hallazgos se otorgaron los premios Nobel de Física en 1976, 1990 y 1995 a los investigadores involucrados en los experimentos. Más aún, el laboratorio se ganaría un lugar en la historia de la física, y luego, en la historia de la química y la tecnología.
Mientras los físicos trabajaban para entender la estructura fundamental de la materia y descubrían a los quarks, otros se organizaban con biólogos y químicos para colocar aparatos de medición a un costado del acelerador. Revoloteaban como los escarabajos en las lámparas nocturnas para aprovechar la luz que salía del haz de electrones. Con el tiempo, estos grupos de investigación parásita llegaron a ser tan importantes que la máquina original se modificó para proporcionar a ellos la radiación de sincrotrón que tanto deseaban. Los físicos buscaron nuevos derroteros, construyeron otros aceleradores y la luz de sincrotrón alumbró regiones desconocidas del mundo microscópico que los biólogos, químicos y médicos querían ver con detalle.
La luz que sale de los aceleradores de electrones es tan brillante, penetrante y coherente que permite ver lo que de otra manera sería imperceptible.
Fue en ese mismo lugar, en la Costa Este de los Estados Unidos donde, en los años 90, el químico Roger David Kornberg logró elucidar la estructura de una enzima que interviene en el proceso de transcripción genética, proceso por el que se copia la información de una a otra molécula en las células. El trabajo sería reconocido con el Premio Nobel de Química en 2006. Y fue también allí que, en la década de los 90, varias compañías, en cooperación con la Universidad de Stanford, se interesaron por esa luz singular que ilumina el conocimiento y genera ideas para desarrollar nuevos productos.
Con su ayuda se comenzaron a desarrollar los circuitos integrados más avanzados para la computación, se impulsó la microelectrónica a niveles insospechados y se desarrolló el Tamiflu en una investigación en la que compañías como Hewlett Packard, IBM, Intel, Northrop Grumman, Sony, Genentech, Pfizer y Roche entre otras, invertían su dinero.
Oseltamivir: ¿para qué sirve este fármaco?
Oseltamivir es un profármaco antiviral selectivo contra el virus de la gripe. Los profármacos son sustancias inactivas que el organismo convierte en activas mediante el metabolismo. Lo produce Hoffmann-La Roche con el nombre comercial: Tamiflu.
Su acción se basa en la inhibición de la enzima neuraminidasa, presente en la envoltura (cápside) del virus de la influenza. Esta enzima rompe uniones moleculares que permiten la entrada del virus en las células y luego también, ya multiplicados, los libera de la célula infectada para que busquen otras células.
Los estudios en pacientes con el virus H1N1 indicaron que éste es sensible a los inhibidores de la neuraminidasa, pero es resistente a otros antivirales.
En otras palabras: la neuraminidasa es la diana terapéutica del Tamiflu. La palabra diana existe en español con casi el mismo significado que el original del italiano, en el que se usa para designar un “toque militar que se da al amanecer para que los soldados se levanten”, y procede, por metonimia, de primera hora del día. En medicina se dice diana terapéutica al objeto hacia el cual se dirige el ataque.
Para el covid-19, la diana terapéutica de los fármacos en desarrollo es la proteasa. Esta enzima facilita la replicación del virus cortando las proteínas que, ya en segmentos, comienzan a formar la copia del virus a gran velocidad.
La estructura de esta proteasa fue obtenida sólo unas semanas después de que se descubriera el virus SRAS-CoV-2. El sincrotrón de Shanghái que genera rayos X —esa luz de la que venimos hablando—, publicó la estructura que ahora se explora en todo el mundo.
Cuando en 1984 se intentó hacer lo mismo con el virus del VIH, la tecnología aún no contaba con los métodos modernos de cristalografía serial para resolver estructuras complejas y grandes a partir de segmentos de la estructura. Gracias a estas nuevas técnicas ahora contamos con el arreglo de átomos de la enzima que podría ser el blanco de los ataques farmacéuticos.
Los especialistas tienen ya un listado con docenas de compuestos que podrían alcanzar los puntos activos de la proteasa para incrustarse e inhibir su actividad. Las pruebas están en curso.
La luz de sincrotrón son rayos X con propiedades extraordinarias. Su uso en la investigación química, biológica y medica de nuestro tiempo es insoslayable. Actualmente los países con infraestructura científica competitiva cuentan con fuentes de esta luz maravillosa. Así, para más ejemplos, diremos que en una de las líneas del sincrotrón ALBA de Barcelona, España, se ha estudiado un nuevo medicamento contra la malaria. La proteína que se usa para tratar el mal de Chagas y la malaria ha sido examinada para determinar su estructura, y se construyen modelos, átomo por átomo, para el desarrollo de otros fármacos.
De manera que la relación entre los quarks, el Tamiflu y el coronavirus está en los aceleradores de partículas. Esas máquinas que convocan al talento, abren nuevas puertas y generan luz.
Como decía alguien: “En la vida hay tinieblas, pero también hay luces”, y hay una luz que brilla con tal intensidad que es luz de toda luz.
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