Los investigadores descubren una alternativa al PEG
el rPEG como nuevo tipo de poli(etilenglicol): las cadenas aleatorias ofrecen múltiples ventajas para su aplicación médica
Los investigadores han descubierto un sustituto muy prometedor de los polietilenglicoles (o PEG), considerados casi indispensables en los campos farmacéutico y médico. La nueva clase de sustancia denominada rPEG ofrece todas las ventajas de los PEG, al tiempo que evita sus inconvenientes y tiene el potencial de eludir las reacciones adversas del sistema inmunitario y sus anticuerpos. Los PEG han ido perdiendo gradualmente esta capacidad en los últimos años. "Pretendemos crear una plataforma tecnológica basada en estos rPEG que abra un amplio abanico de posibles aplicaciones", declaró el profesor Holger Frey, de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU). Él y su equipo consiguieron desarrollar la nueva clase de sustancias hace unos tres años. "Ya tenemos muchas ideas para utilizar la nueva clase de rPEG en el futuro, empezando por la medicina, pasando por las aplicaciones farmacéuticas, hasta llegar a las ciencias de los materiales", añadió la Dra. Rebecca Matthes, del equipo de rPEG de la Universidad de Maguncia.
Polietilenglicoles: altamente eficaces durante décadas
Los polietilenglicoles son polifacéticos en las industrias química y farmacéutica, habida cuenta de las múltiples formas en que se utilizan. Los PEG están presentes en geles de ducha y dentífricos, detergentes en polvo y baterías recargables de iones de litio, mezclas para hornear y ropa funcional. Los restos recuperados del legendario Vasa, un buque de guerra real sueco que se hundió en su viaje inaugural en el siglo XVII, se han conservado utilizando PEG. "Tras su descubrimiento en la década de 1930, los polietilenglicoles se han convertido casi en insustituibles", afirma el profesor Holger Frey al describir el éxito de estos polímeros hidrosolubles de estructura sencilla. Gracias a su excelente tolerabilidad, su solubilidad en agua y su estabilidad química, pueden emplearse en una gran variedad de aplicaciones. Además, su producción es barata.
Los PEG desempeñan un papel especialmente importante en aplicaciones farmacéuticas y médicas. Mediante un proceso denominado "PEGilación", los principios activos de fármacos y proteínas se unen a los PEG, ocultándolos así al sistema inmunitario y favoreciendo su solubilidad en agua. Una vez equipadas con este "manto de invisibilidad", las moléculas de fármacos activos -como las vacunas de ARNm- están protegidas contra la degradación prematura por enzimas endógenas y pueden evitar el reconocimiento del sistema inmunitario. "La pEGilación ha resultado ser una forma muy práctica de administrar medicamentos de forma segura y eficaz", señala Frey.
Sin embargo, este manto de invisibilidad se ha apolillado últimamente. En los últimos años se ha hecho cada vez más evidente que el sistema inmunitario ha desarrollado la capacidad de detectar los PEG. La mayoría de la población industrializada occidental ya tiene anticuerpos contra este polímero.
Combinar el PEG con un compañero similar
Sin embargo, estos PEG son el punto de partida del innovador concepto desarrollado por el equipo de Frey en la Universidad de Maguncia. "Combinamos el componente básico del PEG, es decir, el óxido de etileno, con una molécula estructuralmente relacionada conocida como glicidil metil éter. Los materiales resultantes ya no son reconocidos por los anticuerpos antiPEG porque las cadenas poseen ahora pequeñas ramificaciones distribuidas aleatoriamente en las cadenas. En efecto, lo que hemos hecho es coser un nuevo manto de invisibilidad", explicó Rebecca Matthes. La investigadora postdoctoral creó la novedosa combinación trabajando en colaboración con el Dr. Philip Dreier y el profesor Holger Frey, y su éxito no estaba garantizado desde el principio. Con las tecnologías disponibles en la actualidad, no debería haber sido posible llevar a cabo la polimerización controlada del glicidil metil éter (GME), es decir, unir los componentes individuales del GME para formar una cadena de moléculas. Sin embargo, Matthes y Dreier lo consiguieron sintetizando inicialmente componentes de GME de gran pureza mediante un protocolo de síntesis optimizado.
El nuevo polímero se denominó "rPEG", con la "r" de "aleatorio" en referencia a la distribución arbitraria de los dos componentes a lo largo de la cadena. Tiene propiedades similares al PEG: es soluble en agua y bien tolerado por el cuerpo humano. Al mismo tiempo, no forma cristales, sino que tiene una consistencia viscosa parecida a la miel. El primer polímero rPEG se generó en los laboratorios del grupo de investigación de Frey a finales de 2020. De los cerca de 30 miembros del equipo en la actualidad, entre 12 y 14 están más o menos implicados en la nueva clase de sustancia.
Conservar las ventajas, evitar los inconvenientes
"Hemos sido capaces de aprovechar las extraordinarias propiedades de los PEG y, al mismo tiempo, eliminar los problemas a los que de otro modo nos enfrentaban", afirma Frey. De hecho, su equipo ha realizado dos actividades paralelas en los últimos años tras la creación del rPEG. Por un lado, han analizado detenidamente los aspectos químicos y las implicaciones científicas. Por otro, han creado una red mundial para probar diversas aplicaciones posibles. Uno de los aproximadamente 20 socios colaboradores es el Centro Médico de la Universidad de Maguncia. "Tenemos un enfoque médico", subraya Frey. En este contexto, los investigadores se centran en agentes terapéuticos basados en ARNm para su uso en el tratamiento de enfermedades crónicas. En vista de los correspondientes regímenes de tratamiento a largo plazo requeridos, como por ejemplo en la terapia del cáncer, es esencial prevenir reacciones inmunitarias no deseadas a los fármacos utilizados. Como afirma el profesor Holger Frey, jefe del grupo, el equipo también "acoge con agrado nuevas sugerencias e ideas de las comunidades científica y de aplicación. En la actualidad, trabajamos para ampliar nuestra familia de patentes".
Colaboración con Evonik
Holger Frey es catedrático de Química Orgánica y Macromolecular en la JGU desde 2002. El Consejo Europeo de Investigación le concedió una ERC Advanced Grant por valor de 2,5 millones de euros por su trabajo sobre estructuras innovadoras de PEG en 2022. También es co-coordinador de proyecto del Centro de Investigación Colaborativa interdisciplinar 1066, que está investigando terapias de polímeros nanodimensionales para el tratamiento del cáncer.
A principios de 2024, Evonik Industries AG y la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia anunciaron su colaboración para la comercialización de rPEG. Evonik Industries es una empresa química especializada con sede en Essen (Alemania) y tiene previsto utilizar y comercializar rPEG para su plataforma de lípidos especializados.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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