Investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC han demostrado por primera vez que los láseres de rayos X se pueden utilizar para generar un modelo completo en 3D de una proteína sin ningún conocimiento previo de su estructura, abriendo las posibilidades para conocer las diversas estructuras que componen el rompecabezas de la vida y el desarrollo de fármacos específicos que puedan ser teledirigidos a diversas enfermedades como el cáncer.
Para que se entienda de mejor manera debes saber que las piezas básicas que forman los organismos vivos se encajan entre sí como si fuesen parte de un rompecabezas de miles de millones de piezas. Su forma está relacionada con su función y por eso conocer la estructura básica de estas piezas es tan importante para la medicina. Si se conoce, por ejemplo, la estructura de una proteína fundamental en el inicio de un tipo de cáncer, sería posible diseñar una molécula que encajase con esa proteína de tal forma que bloquee esa función maliciosa. Ese fármaco, además, al estar creado para adaptarse a su objetivo, no tendría los efectos secundarios que tienen ahora muchos tratamientos que además de a las células malignas dañan a las sanas.
Hoy en día se desconocen muchas de las estructuras que se consideran potenciales objetivos para nuevas medicinas porque no forman cristales que se puedan conocer con las técnicas habituales.
Ahora, con este nuevo estudio se ha logrado por primera vez generar con láseres de rayos X un modelo 3D de una lisozima, una proteína que abunda en la clara del huevo, sin tener conocimiento previo de su estructura. Eso ha sido posible gracias al láser de rayos X LCLS del SLAC y a un sistema de análisis de datos por computadora que ha dado sentido a la información obtenida con el láser.
Esta tecnología puede superar algunas de las limitaciones de la cristalografía de rayos X tradicional. Normalmente, los rayos X, cuando se proyectan sobre los compuestos orgánicos que se pretende estudiar, pueden descolocar los átomos y sacarlos de su posición natural dentro de la estructura de la molécula. Además, para conocer esa estructura es necesario exponer a las moléculas que se quieren analizar a dosis importantes de radiación que dañan la información que contienen.
Este problema se puede resolver en moléculas que forman grandes cristales bien ordenados, pero ese no es el caso de la mayor parte de las moléculas orgánicas. El sistema de cristalografía de láseres de rayos X somete a las estructuras que quiere estudiar a intensos bombardeos de rayos X, pero en un periodo extremadamente breve, del orden de los femtosegundos (en un segundo hay mil billones de femtosegundos). De esta manera, es posible obtener la información necesaria para reconstruir la estructura natural de la molécula antes de destruirla.
Los investigadores ahora serán capaces de estudiar muchas biomoléculas muy relevantes de estructura desconocida que hasta ahora quedaban fuera del alcance de la tecnología convencional, con el objetivo de analizar proteínas aún más complejas, como las proteínas de la membrana que cubre las células, que son la diana a la que van dirigidos más de la mitad de los nuevos fármacos en desarrollo. Hoy en día, solo se conoce en detalle la estructura de unas pocas de esas proteínas de membrana, por lo que el diseño de medicamentos que se vinculen con ella mejorara por mucho la eficacia de los tratamientos.