Química clic y química bioortogonal
El Premio Nobel de Química, en su edición del 2022, ha sido otorgado conjuntamente a los profesores K. Barry Sharpless, Morten Meldal y Carolyn R. Bertozzi , por sus contribuciones en le campo de la química del clic – click chemistry – y de la química biortogonal, unas áreas que han supuesto una revolución en los campos de síntesis y desarrollo de fármacos, en la investigación biomédica y en nanotecnología.
El concepto de ‘click chemistry’ define ciertas reacciones de formación de compuestos orgánicos, similares a los que llevan a cabo los organismos vivos. Una reacción clic debe ser de amplio alcance, con grados de conversión y selectividad muy elevados, generando el mínimo número de subproductos – y si se dan, se deben poder separar fácilmente, sin recurrir a separaciones cromatografías – y se debe producir preferiblemente en condiciones sostenibles (en agua preferentemente).
Hay muchos ejemplos de reacciones clic. La más conocida – y que ha adoptado el nombre de reacción clic – es la reacción de cicloadición entre una azida y un alquino terminal, catalizada por Cu (I), que da lugar a la formación de triazoles cíclicos. Esta reacción fue reportada simultáneamente por Sharpless y Medal a principios de siglo (2001-2002).
El términobioortogonal, intrdoucido por la Dra. Bretozzi en el 2003, se refiere a un tipo de química ‘clic’ que se puede utilizar en sistemas biológicos sin alterarlos, solo modificando la molécula de interés. Las reacciones bioortogonales son el resultado del desarrollo de químicas ‘clic’ sin metales, para evitar la toxicidad. Este tipo de reacciones se han utilizado tanto para generar proteínas terapéuticas, como para estudiar el comportamiento de ciertas biomoléculas en sistemas biológicos complejos como células, e incluso animales.
Aplicaciones ‘clic’ en IQS
Distintos grupos de investigación de IQS utilizan estas metodologías en sus campos de experiencia, como son la biomedicina, la nanotecnología y la búsqueda de nuevos fármacos.
Así, dentro del Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica de IQS School of Engineering, en concreto en el Grupo de Química Farmacéutica – GQF, el Dr. Raimon Puig de la Bellacasa y el Dr. José I. Borrell utilizan, en una de sus líneas de investigacion, reacciones ‘clic’ con alquinos y azidas para sintetizar nuevos candidatos a fármacos que contienen triazoles para el tratamiento de adenocarcinoma de páncreas, uno de los cánceres con peor pronóstico y peor tasa de supervivencia de los pacientes que lo padecen.
En el mismo departamento, el equipo de investigación de la Dra. Ana Belén Cuenca trabaja en el desarrollo de sondas de marcaje para introducir 18F, basadas en compuestos tipo amonio trifluoborato, que permiten estudiar la biodistribucion in vivo de fármacos por tecnología PET (Tomografía de Emisiones de Positrones). Este grupo utiliza tanto la química ‘clic’ tradicional, catalizada por complejos de cobre (Cosialls et al., Chem. A. Eur. J. 2022), como la herramienta ‘bioclic’ basada en el uso de cicloalquinos tensionados.
En el Grupo de Ingeniería de Materiales – GEMAT, el Dr. David Sánchez – del Laboratorio de Química Supramolecular – lidera una línea de investigación en la cual utilizan la química ‘clic’ para preparar sistemas de liberación de fármacos basados en nanopartículas híbridas (I.Pontón, D.Sánchez-García J. Porphyr. Phthalocyanines 2021, 25, 917-929).
En el Departamento de Bioingeniería, el equipo que lidera el Dr. Benjamí Oller Salvia – del Laboratorio de Proteínas Terapéuticas – utiliza ambas metodologías para unir péptidos y proteínas, especialmente anticuerpos, a fármacos y nanopartículas, para dirigirlos a las células diana (Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2831 ; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 10844). Con esta química, pueden controlar con gran precisión como unen las proteínas, maximizando su eficiencia. Actualmente, están aplicando estas reacciones dentro de los proyectos de investigación que llevan a cabo en el campo del tratamiento de tumores cerebrales.
