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La Dra. Y Rosenstein, como líder académica y la Dra. C Auvynet, son investigadoras del Departamento de Medicina Molecular y Bioprocesos del IBt. Contacto: yvonne.rosenstein@ibt.unam.mx; constance.auvynet@ibt.unam.mx Naturaleza y medicina, una larga historia... Durante más de seis mil años, la humanidad ha pro- bado y seleccionado sustancias naturales de plantas, animales y microorganismos con fines curativos, pe- ro también rituales, cosméticos o domésticos. Una de las primeras referencias al uso de sustancias natura- les se remonta al antiguo Egipto, durante el segundo milenio antes de nuestra era; por ejemplo, los papiros médicos conservados desde entonces mencionan re- medios con sangre de lagarto o excremento de coco- drilo contra las enfermedades oculares que eran co- munes en esa civilización. Si bien las sustancias de origen vegetal o animal se han utilizado durante siglos para combatir enferme- dades, la base científica de los mecanismos a través de los cuales funcionan estos remedios no comenzó a investigarse formalmente sino hasta el siglo XVIII. Así, la aspirina, antipirética (contra la fiebre), analgé- sica (dolores) y antiinflamatoria, utilizada ahora en to- do el mundo, era un elemento clave de la medicina tradicional antigua: desde el año 500 A.C., Hipócra- tes recomendaba el té de hierbas de hojas de sauce blanco (Salix spp.) para aliviar el dolor y la fiebre. Pe- ro fue hasta 1829 que el principio activo contenido en las hojas de este árbol, la salicina, fue aislado por P.J. Leroux [1]. Ciencia y Cultura Las ranas: de la medicina tradicional a nuevos fármacos Yvonne Rosenstein y Constance Auvynet Biotecnología en Movimiento / Núm. 31-3 Sección: Ciencia y Cultura Hoy día, aunque la mayoría de las drogas terapéuti- cas se pueden obtener por procesos de síntesis quí- mica partiendo de sus precursores, más del 40 % son de origen natural, y de éstas el 75 % son de origen vegetal; el 15 % de origen microbiano y el 10 % de origen animal [2]. No obstante, la aparición de diver- sos agentes infecciosos (dengue, Zika; SARS-CoV-2, viruela del mono, etc.), aunado a los fenómenos de resistencia a antibióticos, la toxicidad o la pérdida de la efectividad de ciertos fármacos, obligan a investiga- dor@s en disciplinas farmacéuticas y clínicas, a bus- car y probar nuevas sustancias para hacer frente a es- tos graves problemas de salud. Las ranas: fuente de ritos, creencias y remedios a lo largo de los siglos que solo se localizan y posiblemente, se originaron en nuestro territorio. Por varias de estas características, las ranas han ejer- cido fascinación y ocupado un lugar privilegiado en la vida cotidiana de diversas civilizaciones del mundo y durante siglos, los también llamados batracios han sido indudablemente un grupo de animales estrecha- mente asociado con la brujería, la religión, los ritos y las creencias esotéricas. No obstante, en las diversas culturas, las ranas han sido un símbolo de fertilidad y renovación. En la civilización mexica, Tlaltecuhtli (o también Tlalcíhuatl), como parte de sus atributos co- mo diosa de la tierra, era una deidad de la fertilidad y la lluvia representada por la rana [Fig.1]. www.biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/31/3.html Pág 2 de 8 Los anfibios (ανϕι-anfi = ambos; βιos-bios= vida), son los únicos vertebrados cuyo desarrollo va acompaña- do de una metamorfosis radical que los transforma de una forma acuática basada en branquias, a una forma anfibia dotada de un sistema respiratorio aéreo (pul- mones). Con más de 5 mil especies, los anfibios —ra- nas y sapos, salamandras y cecílidos— son uno de los grupos más diversos de vertebrados terrestres y acuáticos. Las ranas de la familia Ranidae presentes en los continentes norteamericano, europeo y asiáti- co, así como las ranas arborícolas de la familia Hyli- dae de Australia, África y el subcontinente latinoameri- cano, son las más conocidas y estudiadas. En México en particular, la diversidad de la fauna es muy notable en anfibios, con varias especies endémicas; es decir Figura 1: Una representación de la diosa de la tierra, Tlaltecuhtli (o Tlalcíhuatl), señora de la fertilidad y la lluvia (Museo del Templo Mayor, CDMX). Biotecnología en Movimiento / Núm. 31-3 Sección: Ciencia y Cultura Más allá de diversos ritos y creencias, los productos obtenidos de las ranas se han usado en la medicina tradicional por su reconocida capacidad de facilitar la cicatrización de heridas. La referencia más antigua se remonta a los asirios (2,000-1,000 a.C.), con el descu- brimiento de tablillas de escritura cuneiforme que rela- tan el uso de extractos de bilis de rana mezclados con leche para curar las infecciones de los ojos [3]. México no es la excepción ya que, desde la época prehispáni- ca, está documentado el uso de las ranas en la medi- cina tradicional, la que todavía permanece hasta hoy en día. Por ejemplo, algunas comunidades indígenas del estado de México usan todavía secreciones de la rana Tláloc (Lithobates tlaloci), endémica de la cuen- ca de México, como remedio para la diabetes o la tos [4]. Otro ejemplo es el de comunidades indígenas del Amazonas occidental que utilizan la secreción de la piel de la rana Phyllomedusa bicolor como una poción para aumentar la fuerza muscular, la agudeza visual y la resistencia a la fatiga antes de cazar. La secre- ción seca se aplica a heridas auto-inflingidas [Fig. 2] y la respuesta, fisiológicamente muy violenta primero, provoca un profundo malestar seguido de un período de indolencia, para finalmente conducir al estado es- perado; un escritor estadounidense quien experimentó los efectos de esta poción relata: “Cuando te despier- tas. . . te sientes como un dios” [5]. Esta costumbre se ha trasladado a México y tal secreción de la rana, lla- mada ‘el kambo’ se aplica para limpiar el cuerpo de toxinas. El uso recurrente de secreciones de piel de rana en la medicina tradicional hizo sospechar que contenían moléculas potencialmente interesantes desde el pun- to de vista farmacológico. Sin embargo, no fue hasta la primera mitad del siglo XX que las primeras sus- tancias activas de las secreciones cutáneas de anfi- bios fueron aisladas y caracterizadas por Erspamer y cols., quienes descubrieron un grupo de aminas bio- génicas como la enteramina (antidiurético) [6], así co- mo los primeros péptidos biológicamente activos, co- mo la fisaleimina, (hipotensor) [7] [fig. 3]. Además, se han aislado otras sustancias no-peptídicas de natu- raleza alcaloide denominadas pumiliotoxina, batraco- toxina, histrionicotoxina, bufodienolidas o bufogeninas (que incluye bufotoxinas, bufotalinas y cardenolidas). Los análisis también detectaron otros compuestos co- nocidos (serotonina, histamina, adrenalina o dopami- na), en su mayoría derivadas de secreciones cutáneas altamente tóxicas [8]. www.biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/31/3.html Pág 3 de 8 Figura 2: Aplicación de la secreción de Phylomedusa bicolor en heridas. (Wikipedia). Los primeros descubrimientos y el concepto del triángulo piel-cerebro-intestino Biotecnología en Movimiento / Núm. 31-3 Sección: Ciencia y Cultura Estos primeros descubrimientos dieron pie a otros es- tudios sobre el fabuloso potencial farmacológico de la piel de ranas. Hoy en día, se han aislado más de cua- trocientos péptidos con actividades biológicas muy di- versas como neuromediadores, vasodilatadores, hor- monas, factores de crecimiento, opioides, inmunomo- duladores y sobre todo, péptidos antimicrobianos. De forma muy llamativa estos péptidos descubiertos reve- laron similitudes con hormonas y neuropéptidos aisla- dos en mamíferos; es decir, resultó por ejemplo quela estructura y la actividad biológica de la fisalamina de ranas eran homólogas a las de un péptido bioactivo nombrado “sustancia P”, que fue purificado 50 años antes a partir de extractos de cerebro e intestino de Las secreciones de ranas: una fuente singular y en cantidades extraordina- rias Las sustancias activas de las ranas son producidas por glándulas séricas de la piel; estas sustancias pre- sentan la ventaja de poder recolectarlas por estímulo eléctrico o por simple presión de la piel; esto se puede repetir cada quince días, sin necesidad de sacrificar al animal para obtener una fuente abundante de pép- tidos. A diferencia de los mamíferos donde los pépti- dos están presentes en cantidades mínimas, aquellos www.biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/31/3.html Pág 4 de 8 Figura 3: Estructura del péptido fisaleimina, con actividad vasodilatadora/ hipotensora (Tomado de: PubChem/ NIH. ). caballo [9]. Más aún, estos descubrimientos permitie- ron a Erspamer proponer un concepto conocido como el “triángulo piel-cerebro-intestino" que sugiere que cualquier péptido que se encuentre en alguno de es- tos tres compartimentos orgánicos —la piel de los an- fibios, el cerebro o el tracto gastrointestinal de los mamíferos— también debiera estar presente en los otros dos compartimentos, en forma de un péptido cuya estructura bioquímica fuera parecida o idéntica [10]. Siguiendo un enfoque fisiológico y evolutivo, después se logró encontrar tales moléculas en cere- bro e intestinos de anfibios, así como otras correspon- dencias entre los productos de la piel de los anfibios y los del cerebro e intestinos de los mamíferos. Biotecnología en Movimiento / Núm. 31-3 Sección: Ciencia y Cultura llamada ‘Péptido del Gen Relacionado a la Calcitonina [de la piel]’ (abreviado S-CGRP en inglés), que es 500 veces más que lo que se obtiene de una sola médula espinal humana, que contiene altas concentraciones del CGRP [12]. Y bien, aunque son similares a los pép- tidos de mamíferos en la gran mayoría de los casos, los péptidos de anfibios exhiben frecuentemente pro- piedades estructurales y/o actividades biológicas me- joradas: el ejemplo más llamativo es el de la familia de las dermorfinas, unos analgésicos cuya potencia far- macológica es notable, ya que es mil veces superior a la de la morfina y produce efectos catalépticos [Fig. 4] [13]. www.biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/31/3.html Pág 5 de 8 Figura 4: Inducción de un estado cataléptico en un ratón mediante la inyección de una dosis alta de dermorfina por vía intravenosa (Foto: Pierre Nicolas). en la piel de los anfibios, generalmente se producen en grandes cantidades, de modo que es posible aislar material suficiente para obtener la secuencia de ami- noácidos y también, ensayar sus efectos farmacológi- cos a partir de un solo espécimen. Comparativamente, la abundancia de estos péptidos es tal que se necesitaban 270 mil hipotálamos de ove- jas para obtener sólo 1 mg de la hormona tirotropina, mientras que la piel de una rana africana con uñas del género Xenopus, contiene hasta 15 µg por gramo de piel [11]. De igual manera, el exudado de la mencio- nada P. bicolor contiene 400 µg de una biomolécula Biotecnología en Movimiento / Núm. 31-3 Sección: Ciencia y Cultura ¿Son los péptidos de rana una fuente prometedora de nuevas moléculas tera- péuticas? La investigación realizada con secreciones de piel de ranas ha hecho visible la vasta diversidad de pépti- dos cuyas propiedades biológicas originales —algu- nas desconocidas en los mamíferos— son de gran in- terés farmacológico y terapéutico. Actualmente existe una necesidad real de desarrollar nuevos tratamien- tos seguros, efectivos y accesibles para combatir en- fermedades inflamatorias e infecciosas. En particular, los tratamientos antinflamatorios disponibles, inhiben las funciones protectoras del sistema inmunológico de manera inespecífica y por lo tanto, facilitan las infec- ciones oportunistas además de otros efectos no de- seados. En consecuencia, nuestro grupo de investiga- ción en el IBt-UNAM se ha enfocado en la búsqueda y caracterización de péptidos bifuncionales en secre- ciones cutáneas de la rana Pachymedusa dacnicolor [Fig. 5] que controlen la inflamación, sin comprome- ter totalmente la capacidad del cuerpo a combatir las infecciones. Figura 5: Phylomedusa dacnicolor, rana arborícola, endémica de México Referencias El presente artículo contiene elementos del seminario presentado en el Simposio de Verano del IBt en 2022 (disponible en https://bit.ly/IBt-SV22-d1 [t=1:35/ 2:08], y en otras publicaciones del grupo. 1. Lafont O (2007). Du saule à l’aspirine. Revue d’histoire de la pharmacie, 94e année, n° 354, pp. 209-216 2. Samuelsson G & L Bohlin (2015). Drugs of natural origin: A treatise of pharmacognosy, 7th ed. Swedish Pharmaceu- www.biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/31/3.html Pág 6 de 8 https://bit.ly/IBt-SV22-d1 www.biotecmov.ibt.unam.mx/numeros/31/3.html Pág 7 de 8 Biotecnología en Movimiento / Núm. 31-3 Sección: Ciencia y Cultura ...tical Press. ISBN 978-91980-94251 || Nicolaou KC (2014). Organic synthesis: the art and science of replicating the molecules of living nature and creating others like them in the laboratory. Proc Math Phys Eng Sci 470 (2163): 20130690. DOI: 10.1098/rspa.2013.0690 3. Lévêque P (1999). Les grenouilles dans l’antiquité: Cultes et mythes des grenouilles en Grèce et ailleurs. Paris: Editions de Fallois. ISBN 270-283-587-6 4. Guerrero Ortiz, S. y OG Retana Guiascón (2012). Uso medicinal de la fauna silvestre por indígenas Tlahui- cas en Ocuilan, México, Etnobiología, 10 (2): 28-33 5. Amato (1992) From hunter magic, a pharmacopeia? Science. 20;258(5086):1306 6. Erspamer V. & M Vialli (1951). 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Patricia Dolores Dávila Aranda SECRETARIO DE PREVENCIÓN, ATENCIÓN Y SEGURIDAD UNIVERSITARIA Lic. Raúl Arcenio Aguilar Tamayo OFICINA DE LA ABOGACÍA GENERAL Dr. Alfredo Sánchez Castañeda COORDINADOR DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Dr. William Henry Lee Alardín DIRECTOR GENERAL DE COMUNICACIÓN SOCIAL Lic. Néstor Martínez Cristo IBt DIRECTORA Dra. Laura Alicia Palomares Aguilera SECRETARIO ACADÉMICO Dr. Alfredo Martínez Jiménez SECRETARIA DE VINCULACIÓN Dra. Brenda Valderrama Blanco SECRETARIO ADMINISTRATIVO Lic. Christian Rodríguez Caro COORDINADORA GENERAL DE DOCENCIA Dra. Marcela Ayala Aceves COORDINADOR DE INFRAESTRUCTURA Dr. Gerardo Corzo Burguete COORDINADOR DE ANÁLISIS NORMATIVO Dr. Héctor Rosales Zarco JEFES DE DEPARTAMENTO BIOLOGÍA MOLECULAR DE PLANTAS Dr. José Luis Reyes Taboada GENÉTICA DEL DESARROLLO Y FISIOLOGÍA MOLECULAR Dra. Hilda Ma. Lomelí Buyoli INGENIERÍA CELULAR Y BIOCATÁLISIS Dr. Guillermo Gosset Lagarda MEDICINA MOLECULAR Y BIOPROCESOS Dra. Leonor Pérez Martínez MICROBIOLOGÍA MOLECULAR Dr. Enrique Merino Pérez EDITOR Dr. Enrique Galindo Fentanes enrique.galindo@ibt.unam.mx EDITOR EJECUTIVO Dr. Jaime Padilla Acero jaime.padilla@ibt.unam.mx COMITÉ EDITORIAL Dr. Edmundo Calva Mercado Dra. Claudia Díaz Camino Dr. Ricardo Grande Cano Dr. Carlos Peña Malacara M.C. Blanca Ramos Cerrillo Dr. Enrique Reynaud Garza Dr. Paul Rosas Santiago Biotecnología en Movimiento Año 8, No. 31. Publicación trimestral, editada por la Universidad Nacional Autónoma de México, Av. Universidad 3000, Col. Universidad Nacional Autónoma de México, C.U. Alcaldía Coyoacán C.P. 04510, a través del Instituto de Biotecnología, Av. Universidad 2001, Col. Chamilpa, C.P. 62210, Cuernavaca, Morelos, México. Tel. +52 777 329 16 71 o -1777 x38122; correo electrónico biotecmov@ibt.unam.mx. Editores responsables Enrique Galindo y Jaime Padilla. Reserva de derechos al uso exclusivo del título: 04-2015-060211444700-102 otorgada por el Instituto Nacional del Derecho de Autor. ISSN 2954 - 4718. Responsable de la última actualización JE Padilla y WJ Santos. Publicado como HTML y PDF el 11 de diciembre del 2022. Disponible en biotecmov.ibt.unam.mx FOTOGRAFÍA Colaboración especial del Sistema de Archivos Compartidos UAEM-3Ríos (Adalberto Ríos Szalay, Ernesto y Adalberto Ríos Lanz). DISEÑO EDITORIAL E ILUSTRACIÓN Biotecnología en Movimiento Núm. 31 ~ OCTUBRE-NOVIEMBRE-DICIEMBRE de 2022 ~ ISSN en trámite 31.A PRESENTACIÓN EDITORIAL La actualidad de las aplicaciones biotecnológicas ha surgido del interés y capacidad de investigadores, productores y usuarios interesados, para encontrar, evaluar y comercializar —hoy con mayor frecuencia— diferentes moléculas y bioprocesos, que permiten satisfacer de manera más sustentable desafíos médicos, alimentarios y energéticos de la humanidad y el planeta. Esto requiere en principio, responder preguntas sobre las necesidades del consumidor, el funcionamiento de los sistemas biológicos y las alternativas tecnológicas, así como avanzar en procedimientos regulatorios para generar nuevos productos y servicios efectivos, seguros y accesibles. En este número iniciamos ampliando y explicando preocupaciones y las coyunturas dentro de la industria de plásticos; particularmente los riesgos que implican los residuos que se van triturando y pulverizando, dispersando en múltiples sitios microplásticos con potencial patológico. Esta revisión incluye modelos de estudio y de remediación. Abordamos enseguida una reseña de hallazgos sobre el proceso de capacitación de espermatozoides en animales (tema relevante en un grupo de I&D del IBt), que puede incidir en elevar las tasas de fertilidad saludable en la producción pecuaria y posiblemente, en casos clínicos en humanos. Mas adelante, cubrimos un tópico de oportunidad científica alrededor del origen y función de sustancias con potencial antinflamatorio y bactericida, obtenidos de la piel de ciertas ranas; así como de la interesante relación con efectores del mismo cuerpo humano, como iniciativa experimental que va avanzando en el IBt. Pasamos luego a explorar el entorno de la salud mental asociada con el quehacer académico — ambos finalmente son comunitarios— y de los proyectos y apoyos institucionales que se han ido configurando para atender esos asuntos. Al recorrer experiencias y aspectos didácticos sobre la gestión de la innovación y la transferencia de biotecnologías, destacamos el reciente otorgamiento del Doctorado honoris causa por la UNAM al Dr. Lourival Possani, para relatar el proceso de licenciamiento aún vigente, de un par de péptidos con actividad inmmuno-moduladora purificados de un alacrán; invención señera y con proyección internacional que ha marcado pautas en estas labores universitarias. Otra propuesta interesante surge de una tesis premiada sobre la interacción molecular de dos tipos de toxinas bioinsecticidas contra mosquitos que, actuando de forma sinérgica, abren opciones para un control más eficaz de estos vectores causantes de enfermedades virales (dengue) y parasitarias como la malaria. Al final, y para reforzar la promoción y reconocimiento a la protección intelectual del conocimiento y las innovaciones universitarias, se incluye un artículo que describe cómo se podría mejorar la alimentación humana, a través del uso de la ingeniería genética y del emprendimiento científico, que permitió sintetizar una proteína ‘ideal’ en términos nutricionales. Este desarrollo, de un exalumno del IBt, fue distinguido como una de las mejores patentes de la UNAM de 2022. Agradecemos sus comentarios y correspondencia a la revista, ahora digital y coleccionable, en nuestro portal Web y en biotecmov@ibt.unam.mx. mailto:biotecmov@ibt.unam.mx 2954 - 4718
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