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Screening de lipasas con potencial aplicaión a la síntesis de radiofármacos (04/2020 - a la fecha)
Históricamente la industria farmacéutica ha desarrollado y producido principios activos mediante la aplicación de metodologías clásicas de síntesis química, de manera rentable. Con el correr de los años y el desarrollo de las disciplinas de la salud, organismos reguladores de la actividad farmacéutica como la Food and Drug Administration (FDA) ha incrementado las exigencias para el registro de nuevos medicamentos. Una de ellas es demostrar cual es la actividad fisiológica de cada uno de los enantiómeros de un medicamento en caso de que este sea un compuesto quiral actualmente. Hoy en día se sabe que más del 80% de los compuestos producidos por en la industria farmacéutica se tratan de compuestos quirales y en muchos casos solo uno de los enantiómeros es el responsable de la actividad biológica deseada. Pese a lograr su objetivo en forma eficiente, la industria farmacéutica se ha adaptado a las necesidades de la sociedad desarrollando procesos que cumplan con la reglamentación vigente, que sean ambientalmente amigables además de económicamente rentables. El desarrollo de procesos biotecnológicos basados en la aplicación de enzimas en los procesos de síntesis de medicamentos ha logrado satisfacer en parte la creciente demanda social de procesos sostenibles, sin descuidar los intereses empresariales. Las enzimas presentan muchas ventajas a la hora de ser aplicadas a este tipo de procesos de síntesis, algunas familias de enzimas tienen la característica de ser regio-, enantio- y estereoespecíficicas, la cual permite obtener compuestos con alta pureza óptica a partir de mezclas racémicas de los precursores. Por lo que la industria farmacéutica ha visto en la biocatálisis una herramienta útil para adecuarse a los requerimientos y además mejorar sus procesos.
Las lipasas y esterasas constituyen dos familias de enzimas con características en común muy atractivas para la industria farmacéuticas. En particular las lipasas son enzimas muy atractivas para ser aplicada en este sector ya que su enantioselectividad posibilita la síntesis de esteres, alcoholes, aminas y amidas de ácidos carboxílicos, los cuales son importantes sintones para la preparación de moléculas con actividad biológica de interés biológico. También son muy útiles en la aminólisis o amonólisis de mezclas racémicas de esteres carboxílicos, utilizando amidas enantiomericamente puras, ya que frecuentemente son altamente enantioselectivas sobre el sustrato.
Nuestro grupo de investigación, en cooperación con el Centro Uruguayo de Imagenología Molecular, lleva adelante un proyecto para la síntesis de radiotrazadores quirales de utilidad en tomografía de emisión de positrones (PET). Uno de los radiofármaco propuestos es el L-deuterodeprenil, utilizado para la evaluación in-vivo de patologías neurológicas que implican una sobreexpresión de la MAO-B en casos de astrocitosis. Este fármaco se sintetiza actualmente mediante un proceso desarrollado por investigadores del CUDIM a partir de L-fenilalanina, precursor con el centro quiral definido, obteniéndose L-nordeutero deprenil luego de 6 pasos de síntesis. Al tratarse de una amina quiral existen una alternativa biocatalítica aplicable a la síntesis del precursor enantiomericamente puro del L-deuterodeprenil, es la utilización de lipasas para la síntesis enantioselectiva de la amida precursora, reduciendo los pasos de reacción y aportando una metodología sustentable para su síntesis.
30 horas semanales
Facultad de Química , Área Bioquímica, departamento de Biociencias
Investigación
Coordinador o Responsable
En Marcha
RRHH formados en el proyecto:
Doctorado:1
Financiación:
Comisión Sectorial de Investigación Científica, Uruguay, Apoyo financiero
Equipo:
María Gabriela IRAZOQUI DUÑACH , Sonia RODRÍGUEZ GIORDANO (Responsable) , Eduardo Agustín CASTILLA ARBOLEYA (Responsable)
Palabras clave:
Lipasas
Síntesis de compuestos quirales
Sintesis de fármacos
Radiofarmacos
Areas de conocimiento:
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Químicas /
Química Orgánica /
Síntesis de compuestos quirales
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Químicas /
Ciencias Químicas /
Enzimología
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Screening de lipasas con potencial aplicación a la síntesis de radiofármacos (04/2019 - a la fecha)
Cerca del 80% de los fármacos producidos por la
industria farmacéutica son compuestos quirales, siendo
solo uno de los enantiómeros el responsable de la
actividad biológica deseada. Esto ha llevado a
organismos reguladores de la actividad farmacéutica
como la Food and Drug Administration (FDA), a
incrementar las exigencias para el registro de nuevos
medicamentos, incluyéndose demostrar la actividad
03/06/2019 1
fisiológica de cada enantiómero. La industria
farmacéutica se ha adaptado a la reglamentación
vigente, desarrollando procesos que sean
ambientalmente amigables además de
económicamente rentables. El desarrollo de procesos
biotecnológicos basados en la aplicación de enzimas
en la síntesis de medicamentos ha logrado satisfacer
en parte la creciente demanda social de procesos
sustentables, sin descuidar los intereses
empresariales. Las enzimas presentan muchas
ventajas a la hora de ser aplicadas a este tipo de
procesos, encontrándose entre sus características más
salientes su regio-, enantio- y estereoespecíficidad, la
cual permite obtener compuestos con alta pureza
óptica a partir de mezclas racémicas de los
precursores o de sustratos aquirales. Por estos
motivos, la industria farmacéutica ha visto en la
biocatálisis una herramienta útil para adecuarse a los
requerimientos y además mejorar sus procesos. Las
lipasas y esterasas constituyen dos familias de
enzimas con características en común muy atractivas
para la industria farmacéutica. Se han desarrollado
procesos basados en estas enzimas que han
posibilitado la síntesis de esteres, alcoholes, aminas y
amidas de ácidos carboxílicos ópticamente puros, los
cuales son importantes sintones para la preparación de
moléculas con actividad biológica. También son muy
útiles en la aminólisis o amonólisis de mezclas
racémicas de esteres carboxílicos, produciendo amidas
enantiomericamente puras, ya que frecuentemente son
altamente enantioselectivas sobre estos sustratos.
Nuestro grupo de investigación, en cooperación con el
Centro Uruguayo de Imagenología Molecular (CUDIM),
lleva adelante un proyecto para la síntesis de
radiotrazadores quirales de utilidad en tomografía de
emisión de positrones (PET). Uno de los radiofármacos
propuestos es el L-deuterodeprenil, utilizado para la
evaluación in-vivo de patologías neurológicas que
implican una sobreexpresión de la MAO-B en casos de
astrocitosis. Este fármaco se sintetiza actualmente
mediante un proceso desarrollado por investigadores
del CUDIM a partir de L-fenilalanina, precursor con el
centro quiral definido, obteniéndose L-nordeutero
deprenil luego de 6 pasos de síntesis. Entre las
alternativas biocatalíticas aplicables a la síntesis del
precursor enantiomericamente puro del Ldeuterodeprenil, está la utilización de lipasas para la
síntesis enantioselectiva de la amida precursora,
reduciendo los pasos de reacción y aportando una
metodología sustentable para su síntesis. Las lipasas
y/o esterasas son enzimas robustas, que han sido
ampliamente estudiadas en biocatálisis. El presente
proyecto plantea caracterizar enzimas comerciales
para estudiar su posible aplicación al problema
planteado. En forma paralela, y basado en la
conveniencia de desarrollar tecnologías propias e
independientes de patentes internacionales, se plantea
estudiar la posible aplicación de tres esterasas
identificadas por nuestro grupo de trabajo. Este estudio
aportaría conocimiento básico sobre estas nuevas
enzimas, así como una posible solución local para la
obtención del L-deuterodeprenil, compuesto que
presenta un costo de 100 USD/mg, aportando a
viabilizar su producción a nivel nacional
15 horas semanales
Facultad de Química
Investigación
Coordinador o Responsable
En Marcha
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Doctorado:1
Financiación:
Comisión Sectorial de Investigación Científica, Uruguay, Apoyo financiero
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA (Responsable)
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GEneración de PNGasa F inmovilizada mediante estrategias de afinidad biotina/avidina: una herramienta para análisis glicómico y control de biofarmacos (08/2024 - 08/2024 )
FMV 2024, evaluado favorablemente no financiado
10 horas semanales
Coordinador o Responsable
En Marcha
RRHH formados en el proyecto:
Especialización:1
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA (Responsable) , CECILIA PORCIUNCULA GONZÁLEZ , MANCIONI FONT, FABIAN , C. GIACOMINI
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Biocatálisis aplicada a la síntesis de radiotrazadores de utilidad en tomografía de emisión de positrones (PET) (05/2018 - 08/2022 )
Código: FMV_1_2017_1_136610 Aplicación de enzimas al proceso de sintesis de radiotrazadores.
5 horas semanales
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Maestría/Magister:1
Financiación:
Agencia Nacional de Investigación e Innovación, Uruguay, Apoyo financiero
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA , Eduardo Osvaldo SAVIO QUEVEDO , César Alberto IGLESIAS SANTOS , Pablo BUCCINO EVANS , Florencia ZOPPOLO LENCINA , María Gabriela IRAZOQUI DUÑACH , Ana Paola PANIZZA SCASSO , Maria Eugenia Cedres González , Williams Arturo PORCAL QUINTA , Diego Umpierrez Puchalvert , Sonia RODRÍGUEZ GIORDANO (Responsable)
Areas de conocimiento:
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Químicas /
Química Orgánica /
Biocatálisis
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Contribución a la organocatalisis: estudio de la capacidad catalitica de la arginina (03/2022 - 03/2022 )
FCE 2022. evaluado favorablemente, no financiado
Coordinador o Responsable
Cancelado
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA (Responsable) , G. IRAZOQUI , RODRÍGUEZ GIORDANO, S. , SEOANE, G. , NICOLÁS VEIGA
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Screening de lipasas con potencial aplicacion a la sinteis de radiotrazadores (03/2019 - 02/2021 )
Screening de lipasas con potencial aplicacion a la sinteis de radiotrazadores
30 horas semanales
Coordinador o Responsable
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Doctorado:1
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA (Responsable) , G. IRAZOQUI , RODRÍGUEZ GIORDANO, S. , M.E.CEDRES
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Aproximaciones biocataliticas a la sintesis de radiotrazadores L deuterodeprenil y D deprenil (03/2019 - 02/2021 )
Aproximaciones biocataliticas a la sintesis de radiotrazadores L deuterodeprenil y D deprenil
5 horas semanales
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Maestría/Magister:1
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA , RODRÍGUEZ GIORDANO, S. , G. IRAZOQUI , Diego Umpierrez, Diego Umpiérrez
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Desarrollo de un proceso biocatalítico, basado en enzimas nativas, para la síntesis de biodiesel a partir de aceites crudos (03/2015 - 03/2018 )
El proceso de síntesis de biodiesel más utilizado a nivel mundial e implementado en nuestro país, es
la catálisis química homogénea. Este método, si bien es eficiente, presenta cuestionamientos
ambientales y tiene un alto costo debido alrequerimiento de aceites refinados como materia prima.
La catálisis enzimática en cambio presenta menores requisitos de materia prima, la presencia de
bajas concentraciones de agua tiene un efecto beneficioso, acepta ácidos grasos libres como
sustratos, y permite utilizar etanol en la transesterificación. Adicionalmente se recupera por simple
decantación glicerol de alta calidad, lo que valoriza este subproducto y aporta a la viabilidad
económica del proceso. Recientemente se ha desarrollado un proceso enzimático para la síntesis
de biodiesel a partir de aceite crudo, mediante la combinación de fosfolipasas y lipasas. Este
proceso desarrollado por Novozyme, e implementado por Blue Sun y Viesel Fuel,reduce
considerablemente los costos asociados al uso de aceite refinado como materia prima. En el
presente proyecto se plantea trabajar con lipasas de un microorganismo nativo, cuyo crudo
enzimático extracelular presentó actividad en la síntesis de biodiesel a partir de trioleina. Se ha
identificado, clonado y expresado en E. coli una lipasa extracelular de este microorganismo. Se
plantea caracterizar esta enzima y optimizarlas condiciones para su uso en la síntesis de biodiesel.
Se plantea asimismo, conjugarla acción de esta enzima con la de fosfolipasas comerciales
apostando al desarrollo de un proceso enzimático de síntesis a partir de aceites crudos. Por último,
se clonarán y expresarán fosfolipasas identificadas por nuestro grupo con el fin de completar el
desarrollo de un proceso biocatalítico basado en enzimas nativas para la síntesis de biodiesel a
partir de aceites crudos o aceites de frituras.
10 horas semanales
Facultad de Química , Departamento de Biociencias, Área Bioquímica
Investigación
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Doctorado:1
Financiación:
Agencia Nacional de Investigación e Innovación, Uruguay, Apoyo financiero
Equipo:
Sonia RODRÍGUEZ GIORDANO (Responsable) , Eduardo Agustín CASTILLA ARBOLEYA , IRAZOQUI, G , PANIZZA, P
Palabras clave:
lipasas
biodiesel
biocatalisis
Areas de conocimiento:
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Biológicas /
Bioquímica y Biología Molecular /
Biocatalisis
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Desarrollo de un proceso biocatalítico, basado en enzimas nativas, para la sintesis de biodiese a partir de aceites crudos (04/2015 - 03/2018 )
Desarrollo de un proceso biocatalítico, basado en enzimas nativas, para la sintesis de biodiese a partir de aceites crudos
20 horas semanales
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Doctorado:1
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA , G. IRAZOQUI , RODRÍGUEZ GIORDANO, S. , M.E.CEDRES
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Aislamiento e identificación de bacterias antárticas productoras de lipasas extracelulares. Posible aplicación a la síntesis de biodiesel. (12/2014 - 05/2015 )
Elobjetivo principal de este proyecto fue la colecta de muestras de suelos y aguas antarticas para el
posterior aislamiento, selección e identificación de microorganismos con potencial biotecnológico
para su uso en la síntesis de biodiesel.
10 horas semanales
Facultad de Química , Departamento de Biociencias, Área Bioquímica
Investigación
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Doctorado:1
Financiación:
Instituto Antártico Uruguayo, Uruguay, Beca
Equipo:
Sonia RODRÍGUEZ GIORDANO , Eduardo Agustín CASTILLA ARBOLEYA , IRAZOQUI, G.
Palabras clave:
microbiologia
lipasas
biocatalisis
Areas de conocimiento:
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Biológicas /
Biología Celular, Microbiología /
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Biológicas /
Biología Celular, Microbiología /
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Biocatalisis con lipasas: promoviendo el desarrollo de tecnologias sustentables (06/2013 - 05/2015 )
Biocatalisis con lipasas: promoviendo el desarrollo de tecnologias sustentables
20 horas semanales
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Doctorado:1
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA , RODRÍGUEZ GIORDANO, S. , G. IRAZOQUI
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Aislamiento e identificación de bacterias antarticas productoras de lipasas extracelulares. Posible aplicación a la síntesis de biodiesel (03/2014 - 03/2015 )
Fondo Antartico
Aislamiento e identificación de bacterias antarticas productoras de lipasas extracelulares. Posible aplicación a la síntesis de biodiesel
15 horas semanales
Coordinador o Responsable
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Doctorado:1
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA (Responsable)
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Biocatálisis con lipasas: promoviendo el desarrollo de tecnologías sustentables (03/2013 - 03/2015 )
Las Dras. Sonia Rodriguez y Gabriela Irazoqui son corresponsables del presente proyecto. La
introducción de tecnologías sustentables de bajo impacto medioambiental que contribuyan además
a la eliminación de residuos y a la minimización de costos ha propiciado el auge de la biocatálisis.
Ello requiere disponer de enzimas adecuadas para cada aplicación y diseñartecnologías que
viabilicen su incorporación a nivel industrial. La identificación de enzimas nativas, su producción en
forma sencilla, el desarrollo de biocatalizadores adecuados y la implementación de procesos
novedosos contribuyen al desarrollo de tecnologías propias sumamente necesarias en un país en
desarrollo. El presente proyecto tiene como objetivo general el desarrollo de procesos
biocatalíticos para la producción mediada por enzimas de nuevos biomateriales, entre los que cabe
destacarla producción de biodiesel o la liberación de ácidos grasos omega 3. La producción de
biodiesel constituye un área de sumo interés en el desarrollo de bioprocesos, máxime en un país
agroproductor y dependiente de la importación de combustibles fósiles como el nuestro. Los ácidos
grasos omega 3 son productos de suma importancia ya que aportan beneficios sanitarios y son
utilizados para suplementar alimentos funcionales. En el marco de trabajos anteriores se han
aislado microorganismos con actividad lipolítica a partir de muestras de la Antártida. Uno de estos
microorganismos, identificado como Janibacter sp, ha mostrado interesante potencial en la síntesis
de biodiesel en ensayos preliminares realizados con el crudo extracelular. Este microorganismo es
potencial productor de varias lipasas, y ha sido elegido como centro del presente proyecto. Se
plantea seguir dos estrategias con el fin de identificarlas lipasas presentes en esta cepa. Se
trabajará a partir del extracto extracelular,realizando una purificación y caracterización por MALDI
con el fin de identificarlas diferentes enzimas. Paralelamente se analizará el genoma de la única
cepa de Janibacter completamente secuenciada con el fin de identificar potenciales lipasas. Los
datos recabados por ambas estrategias permitirán el clonado y posterior expresión de estas
enzimas en E. coli y Pichia. Por otro lado y de manera simultánea se realizará la purificación
bioquímica clásica y la caracterización enzimológica de las enzimas purificadas. La inmovilización de
las lipasas encontradas resulta imprescindible para lograr biocatalizadores con las características
deseables de estabilidad, capacidad de reutilización, tolerancia a solvente y uso en sistemas
continuos. Se plantea trabajarinicialmente con el crudo extracelular, mezcla de todas las lipasas
presentes, a fin de ganarinformación sobre los preparados inmovilizados; este trabajo contribuirá a
elegirlos soportes más adecuados para inmovilizarlas lipasas aisladas. Finalmente, se ensayaran los
biocatalizadores preparados, en las condiciones optimizadas de reacción, para la obtención de
biodiesel y ácidos grasos omega 3.
10 horas semanales
Facultad de Química , Departamento de Biociencias, Área Bioquímica
Investigación
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Doctorado:1
Financiación:
Comisión Sectorial de Investigación Científica, Uruguay, Apoyo financiero
Equipo:
PANIZZA, P , IRAZOQUI, G. , Sonia RODRÍGUEZ GIORDANO (Responsable) , Eduardo Agustín CASTILLA ARBOLEYA
Palabras clave:
Lipasas
biodiesel
biocatalisis
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Diseño de `preparaciones de lipasas para biocatalisis: apoyo al desarrollo de tecnologías sustentables (01/2012 - 04/2013 )
Proyecto AECID
20 horas semanales
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Doctorado:2
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA , RODRÍGUEZ GIORDANO, S. , G. IRAZOQUI , PAOLA PANIZZA
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Inmovilizacion covalente de proteasa de Tobacco Etch Virus (11/2009 - 12/2012 )
El objetivo principal de esta línea de investigación es obtenerla proteasa TEV inmovilizada
covalentemente a un soporte sólido, de manera de lograr un biocatalizador que en términos de
actividad, estabilidad,reutilización y costo pueda sustituirla utilización de la proteasa TEV en la
forma soluble. La enzima TEV es un cisteína-proteasa originaria del virus Tobacco etch que
reconoce como sustrato una secuencia heptapeptídica estrictamente específica, la cual es poco
probable que se encuentre en la proteína de interés. Esto confiere la ventaja de que puede ser
utilizada para la remoción de las colas de proteínas de fusión que contengan el sitio de escisión para
la proteasa TEV.
25 horas semanales
Facultad de Química , Departamento de Biociencias, Área Bioquímica
Investigación
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Especialización:1
Financiación:
Agencia Nacional de Investigación e Innovación, Uruguay, Apoyo financiero
Equipo:
Eduardo Agustín CASTILLA ARBOLEYA , IRAZOQUI, G. (Responsable) , GIACOMINI, C. , VILLARINO, A , Ana Laura REYES VEIGA
Areas de conocimiento:
Ciencias Naturales y Exactas / Ciencias Biológicas /
Biología Celular, Microbiología /
Biocatalisis
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Obtención de un derivado inmovilizado de la proteasa TEV para la eliminación de histidinas de proteínas recombinantes (05/2010 - 12/2011 )
Proyecto CSIC I+D 410
20 horas semanales
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA , REYES VEIGA, A L , G. IRAZOQUI
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CAracterizacion cinética del sistema de trasnglicosilación catalizado poor la beta galactosidasa de Aspergillus oryzae (08/2011 - 11/2011 )
Proyecto CSIC
CAracterizacion cinética del sistema de trasnglicosilación catalizado poor la beta galactosidasa de Aspergillus oryzae
30 horas semanales
Integrante del Equipo
Concluido
RRHH formados en el proyecto:
Pregrado:1
Equipo:
AGUSTÍN CASTILLA (Responsable) , C. GIACOMINI , G. IRAZOQUI