Virginia López: Síntesis orgánica y un nuevo enfoque para el laboratorio
En febrero, Virginia López fue designada responsable del Laboratorio de Síntesis Orgánica y Desarrollo de Fármacos, un cambio que supuso también la transformación del Laboratorio de Biología Vascular y Desarrollo de Fármacos. Además, es una de las fundadoras en Eolo Pharma, una start-up surgida del trabajo conjunto con diferentes investigadores, que hoy está incubada en el instituto y que desarrolla un fármaco para la prevención y tratamiento de la obesidad y sus complicaciones metabólicas, como la diabetes tipo 2.
En esta entrevista, cuenta sobre los objetivos del laboratorio, por qué se dio el cambio de nombre y la relevancia de la síntesis orgánica en las ciencias de la vida.
¿Cómo fue tu llegada al instituto?
Ingresé en 2016. Estaba en Facultad de Ciencias, trabajando en el marco de un convenio con Facultad de Química, donde yo tenía el cargo. Desde años anteriores venía trabajando en colaboración con Carlos Batthyány (responsable del Laboratorio de Biología Vascular y Desarrollo de Fármacos en ese momento), con estudiantes y proyectos en común. Estando en Facultad de Ciencias era muy fácil la colaboración con el instituto porque estábamos cerca; con los estudiantes íbamos y veníamos, teníamos reuniones, etcétera.
En un momento, además, Carlos Escande (responsable del Laboratorio de Patologías del Metabolismo y el Envejecimiento) se incorporó al Pasteur, así que empezamos a colaborar con él también. A partir de resultados de trabajos conjuntos, en particular una familia de moléculas con potencialidad de actuar en diferentes enfermedades, nació Eolo Pharma.
En ese momento era necesario estar más cerca, en el mismo edificio, porque necesitábamos tener una gran cantidad de información y hacer varios desarrollos en unos pocos meses. Mi equipo lo hacía a nivel de química orgánica, y ellos a nivel de la biología y la bioquímica de las moléculas con las que estábamos trabajando.
En 2016 surgió la posibilidad de incorporarme como investigadora asociada al Laboratorio de Biología Vascular, porque a través de un proyecto ANII, Carlos Batthyány y Escande habían empezado a trabajar con una empresa paraguaya para valorizar el girasol violeta, un tipo de girasol que tiene moléculas antioxidantes muy interesantes. En ese proyecto, yo hacía mi aporte desde el área de la química. Con mi ingreso al laboratorio también se creó un convenio específico entre la Facultad de Química y el instituto, que nos permitió formalizar temas como patentamiento y publicaciones.
Recientemente fuiste designada responsable del Laboratorio de Síntesis Orgánica y Desarrollo de Fármacos. ¿Cuáles son los objetivos de este laboratorio y qué trabajo retoma del Laboratorio de Biología Vascular?
En el Laboratorio de Biología Vascular, algunos investigadores y yo trabajábamos con el desarrollo de moléculas para el tratamiento de enfermedades vasculares. Es decir, la parte de biología vascular la tenía Batthyány con su expertise, y nosotros contribuíamos con las moléculas.
Con el tiempo, como pasa en la investigación, hay momentos en los que baja el interés en un área y surge una nueva. Cuando se creó Eolo empezamos a pensar en enfermedades crónicas no transmisibles. Eso incluye a las relacionadas con el metabolismo, como la diabetes y la obesidad. También empezamos a trabajar con un grupo de investigación que tomó nuestra biblioteca de moléculas para hacer pruebas en varias líneas celulares y analizar si tenían actividad antitumoral (la capacidad de inhibir el crecimiento de células tumorales) o no.
Con todo esto, llegó un momento en que el nombre del laboratorio no representaba todo nuestro trabajo. De ahí surgió la idea de modificar el nombre para que represente el crecimiento de la investigación que hace el grupo.
Actualmente, trabajamos en el diseño, síntesis, caracterización biológica y fisicoquímica de moléculas bioactivas (compuestos químicos que pueden interactuar con sistemas biológicos y generar una respuesta en un organismo), esperando que tengan actividad en enfermedades crónicas no transmisibles. Esa línea de investigación está apoyada por un grupo CSIC en la Universidad de la República, con colaboración de integrantes de grupos liderados por Batthyány, Escande y yo, y otros grupos de investigación del Clemente Estable y del CUDIM.
¿Qué lugar ocupa hoy la síntesis orgánica en el campo de las ciencias de la vida?
La síntesis orgánica (diseño y construcción de moléculas orgánicas mediante reacciones químicas planificadas) puede aportar en muchos aspectos. Por un lado, en el desarrollo de moléculas bioactivas. Si uno conoce el blanco molecular que está asociado a determinada enfermedad, hay herramientas que te permiten diseñar moléculas que puedan unirse selectivamente a dicho blanco y generar una respuesta biológica, lo que resulta clave en la búsqueda de potenciales candidatos a fármacos en el campo de la química medicinal. .
Un ejemplo de esto es el trabajo que desarrollamos durante la pandemia y que luego derivó en otros proyectos liderados por distintos colegas. En 2020, como parte de las acciones impulsadas por el instituto, y en colaboración con el Dr. Comini, la Dra. Medeiros, el Dr. Flo, el Dr. Salinas, otros investigadores e investigadoras del instituto y una red de colaboradores nacionales e internacionales, trabajamos en la identificación y caracterización de compuestos preparados, principalmente en laboratorios nacionales y de la región (quimioteca), con características farmacológicas dirigidas a componentes clave del SARS-CoV-2. Esta iniciativa, apoyada por la Pasteur Network y el ICGEB, buscó contribuir al desarrollo de nuevas terapias para el tratamiento de COVID-19.
Por otra parte, con la síntesis orgánica podemos hacer modificaciones estructurales de moléculas bioactivas y ver si podemos mejorar su solubilidad o biodisponibilidad, propiedades importantes en el desarrollo de un fármaco.
Otro aspecto donde la síntesis orgánica tiene un rol importante es el desarrollo de sondas de determinadas moléculas que te sirven cuando, por ejemplo, estás estudiando un blanco molecular y querés ver si un mecanismo está involucrado o no. Podés ver si el mecanismo se ‘prende’ o ‘apaga’ en función de lo que estás estudiando, gracias a herramientas moleculares. En ese sentido, las sondas actúan como marcadores. Eso sucede gracias a moléculas orgánicas, que son productos de la síntesis.
En el contexto de cuidar los recursos naturales, ¿qué papel tiene la química verde y cómo trabajan ustedes con ella?
La química verde tiene doce principios. El primero y el más importante es tratar de que los procesos sean amigables con el ambiente, disminuyendo o evitando la generación de residuos. De los otros principios, hay algunos que son fáciles de aplicar y otros para los que hay que ir cambiando nuestra forma de pensar. Empecé a trabajar en el marco de la química verde en 2010 y trato de ver año a año qué cosas podemos incorporar.
Cuando terminé mi doctorado participé en la escuela de verano de química verde que organiza la American Chemical Society, que en general es en Estados Unidos, pero ese año fue en Uruguay. Además, en esa época en Facultad de Química había empezado a surgir la idea de, por ejemplo, usar el microondas doméstico como una herramienta para hacer reacciones. Eso después se fue mejorando y terminaron desarrollándose hornos microondas para reacciones, que hacen que los tiempos de calentamiento sean más breves y que el uso de energía sea menor, porque es más eficiente. Lo mismo pasa con el ultrasonido: hay formas de activación de las moléculas que hacen que los procesos sean más rápidos, lo que minimiza el uso de energía.
En ese contexto, Williams Porcal y yo, que trabajábamos juntos en Facultad de Química, empezamos a buscar herramientas que nos pudieran dar un diferencial, y vimos a la química verde como nicho que podíamos explorar y profundizar. Veíamos el futuro ahí: cuidar el desarrollo sostenible con las herramientas que tenemos hoy en el campo de la química orgánica, para que las generaciones futuras tengan de qué valerse.
Ahí empezamos a trabajar utilizando disolventes verdes, como el agua y el etanol, o utilizando condiciones libre de disolventes. A la hora de plantearnos el diseño de una síntesis decimos, “de las opciones que tengo para hacer esta molécula, ¿cuál es la que no usa disolventes que vengan de productos del petróleo o cuáles pueden ser activadas por calentamiento por microondas?”. En otras palabras, mirar más allá de la reacción y pensar cómo no generar desechos y cómo se puede mejorar la eficiencia del proceso químico.
Además, en el marco de la tesis de grado de Mariana Ingold (actual investigadora del instituto), junto a ella y Williams empezamos a trabajar con las reacciones multicomponente. Se alinean muy bien con los principios de la química verde porque en ellas hay varios componentes simples que en un paso de reacción permiten obtener una molécula compleja. Además, tienen una alta eficiencia atómica: todos los átomos, o la gran mayoría de los átomos que están en los reactivos, los encontrás en el producto final. Entonces no generás residuos. Con el trabajo de Mariana hacíamos las reacciones en un paso y con disolventes amigables con el ambiente, o sin disolvente. En el caso que tuviéramos que usar calentamiento, usábamos microondas o ultrasonido.
A su vez, cuando entré al instituto empezamos a trabajar con plataformas químicas derivadas de la biomasa, que son residuos vegetales, como la cáscara de arroz, papel o hojas de árboles. Esas cosas quedan como excedente en grandes cantidades de varias industrias, y muchas veces se usan como combustible. Pero cuando son muchas toneladas exceden la capacidad. Con un tratamiento simple, a partir de esos residuos se pueden obtener moléculas orgánicas que son complejas y que pueden ser transformadas en otras moléculas que sean útiles para, por ejemplo, hacer disolventes más amigables con el ambiente o nuevas moléculas bioactivas.
Actualmente, estamos incorporando también las reacciones multicomponente en las tesis que están haciendo otros estudiantes del laboratorio.
¿Cuáles son las perspectivas a futuro del laboratorio?
Estamos trabajando en el desarrollo de nuevas moléculas bioactivas obtenidas a partir de plataformas químicas derivadas de la biomasa, siguiendo principios de la química verde. No han sido muy estudiadas en la literatura, entonces tratamos de diseñar nuevas moléculas donde la gran mayoría de los carbonos (componente principal de las moléculas orgánicas) provengan de la biomasa. Con eso podríamos mantener o disminuir la huella de carbono, logrando una producción sostenible de moléculas bioactivas. Ese es nuestro objetivo a mediano y largo plazo.
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