PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN Y USOS DE VESÍCULAS DE MEMBRANA DE UN ORGANISMO MARINO PARA SU UTILIZACIÓN INDUSTRIAL.

Procedimiento de obtención y usos de vesículas de membrana de un organismo marino para su utilización industrial.

La presente invención se refiere al uso cosmético o terapéutico de vesículas de membrana obtenidas a partir de un organismo marino. Estas vesículas pueden utilizarse como vehículo y contener en su interior sustancias naturales o sintéticas para su uso terapéutico, cosmético o industrial. Preferiblemente se obtienen a partir de organismos filtradores como la medusa.

Procedimiento de obtención y usos de vesículas de membrana de un organismo marino para su utilización industrial

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se enmarca dentro de los sectores de química y farmacia, y concretamente se refiere a vesículas de membrana de origen natural, concretamente obtenidas a partir de un animal marino, que poseen un elevado contenido en proteínas intrínsecas de membrana y cuya aplicación está dirigida a fines dermatológicos, farmacológicos o terapéuticos.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Importancia de las proteínas de membrana En células animales, las proteínas de membrana (PM) representan un punto estratégico para una posible intervención terapéutica, haciendo de las proteínas de membrana objetivos diana para fármacos, en investigación contra el cáncer, por ejemplo (Harvey et al., Physiol. Genomics 2001, 5, 129-136) . En células animales, la PM controla numerosas funciones primarias tales como el transporte de metabolitos e iones, endocitosis, proliferación celular, etc. Todos estos procesos implican una gran diversidad de proteínas altamente variables en cuanto a estructura y función.

Esta enorme variabilidad en la naturaleza de las proteínas de membrana, ha hecho que el número de procesos de extracción de las mismas sea a la vez extenso y específico. Así, además del amplio rango de pesos moleculares y puntos isoeléctricos, las proteínas difieren en su naturaleza hidrofóbica, en el caso de proteínas intrínsecas, y en la variabilidad de su contenido de lípidos, lo que hace que no siempre sean fáciles de extraer y purificar, especialmente proteínas con varios dominios transmembrana inmersos en la fase lipídica de la membrana.

Por tanto, el uso de vesículas de membrana que contengan una proteína de interés capaz de mantener su funcionalidad y propiedades, puede suponer una ventaja adicional en cuanto a su estabilidad y el coste económico de su obtención.

Los movimientos de casi todos los solutos a través de la membrana están mediados por proteínas transportadoras de membrana, más o menos especializadas en el transporte de moléculas concretas. Puesto que la diversidad y fisiología de las distintas células de un organismo está relacionada en buena medida con su capacidad de captar unos u otros elementos externos, se postula que debe existir un acervo de proteínas transportadoras específico para cada tipo celular y para cada momento fisiológico determinado (Lodish et al., 2005; Biología celular y molecular; Buenos Aires: Médica Panamericana; ISBN 9-3) ; dicha expresión diferencial se encuentra regulada mediante: la transcripción diferencial de los genes codificantes para esas proteínas y su traducción.

Se trata de proteínas transmembrana que poseen multitud de hélices alfa inmersas en la matriz lipídica. Dicha estructura probablemente implique una vía de entrada a través de entornos hidrofílicos proteicos que causarían una disrupción en el medio altamente hidrofóbico constituido por los lípidos (Lodish et al., 2005; Biología celular y molecular; Buenos Aires: Médica Panamericana; ISBN 9-3) . Las proteínas intervienen de diversas formas en el transporte: actúan tanto como bombas impulsadas por ATP, esto es, por energía metabólica, o como canales de difusión facilitada.

Algunas de estas proteínas son capaces de transportar agua, iones y pequeños solutos a su través, tales como glicerol y urea, ambos agentes higroscópicos ampliamente usados en cosmética.

Un problema adicional en la extracción de proteínas integrales de membrana es el hecho de que éstas son constituyentes minoritarios comparado con otras proteínas solubles celulares. Hasta la fecha se ha conseguido extraer estas proteínas funcionales cuando se encuentran insertadas en la bicapa lipídica.

Se ha conseguido obtener proteínas hidrofóbicas de las fracciones de membrana con una menor complejidad y un aceptable rendimiento (superior al 1%, referido como el porcentaje en peso de proteína obtenida en la fracción de membrana respecto al peso total de la proteína en el homogeneizado crudo) mediante el método de extracción de membrana empleado en crustáceos por diversos autores (Cuculescu and Bowler, 1993 Comp. Biochem. Physiol. Vol. 10611, No. 2, pp. 263-267, 1993) . Sin embargo, por este método se obtienen vesículas a partir de homogenización manual del tejido en gradiente de sacarosa/Percoll requiere emplear agentes caros no extrapolables a su uso industrial durante el proceso, como la histidina, el fluoruro de fenilmetilsulfonilo (PMSF) y trifosfato de adenosina (ATP) . Además, requiere un procesamiento del material de partida procedente de dicho crustáceo previo al proceso de extracción de vesículas para desechar el caparazón o exoesqueleto que protege al tejido blando del animal, el cual se emplea posteriormente en el proceso de homogenización y obtención de vesículas.

Durante mucho tiempo los liposomas se han considerado como la mayor contribución innovadora en dermatología con fines farmacéuticos y cosméticos. Sin embargo, debido a su alto coste, la pureza variable de sus fosfolípidos y su naturaleza inestable, los surfactantes que contengan vesículas suponen una ventajosa alternativa. Además, estas vesículas contienen proteínas de membrana intrínsecas capaces de actuar como transportadores de ciertas sustancias.

Importancia de las sustancias procedentes de organismos marinos El estudio de organismos marinos se ha incrementado en los últimos años debido a su potencial bioactivo. Muchas especies marinas, desde tiburones hasta algas producen compuestos bioactivos con importantes aplicaciones en el campo de la medicina (Amador et al., Progress in the development and acquisition of anticancer agents from marine sources. Ann Oncol 2003, 14, 1607-1615; Calvert, Kelp Beds as Fish and Invertebrate Habitat in Southeastern Alaska, Masters Thesis 2005, University of Alaska, Fairbanks, p 113; N. Fusetani, 2000, Introduction. In: N. Fusetani, Editor, Drugs from the Sea, Karger, Basel (2000) , pp. 1–5; Blunt et al., Marine natural products. Nat Prod Rep 2008, 25, 35–94) .

En el mar Mediterráneo, la mayoría de las moléculas bioactivas (antibacterianos, antifúngicos, antivirales, citotóxicos) se han aislado de especies como algas o fanerógamas y particularmente animales como esponjas, equinodermos, poliquetos, ascidias, moluscos, briozoarios y cnidarios (Ballesteros et al., Biological activity of extract from some Mediterranean macrophytes. Botanica Marina 1995, 35, 481-485; Becerro et al., Multiple functions for secondar y metabolites in encrusting marine invertebrates. J. Chem. Ecol. 1997, 23, 1527-1547) .

Así, proteínas procedentes de organismos marinos tienen múltiples aplicaciones. Por ejemplo se están obteniendo moléculas bioluminiscentes, tales como la luciferina, procedentes de organismos del género Cnidaria fundamentalmente, para su uso en el campo de la biología celular y molecular. Así, de la medusa Aequorea victoria se obtuvo por primera vez la denominada proteína de fusión verde por cuyo descubrimiento sus autores obtuvieron el premio Nobel de química en 2008.

También, las enzimas procedentes de bacterias marinas tienen diversos usos. Como las proteasas extracelulares que se emplean en detergentes y aplicaciones de limpieza industriales. Otras enzimas son resistentes a salinidad, lo que les confiere características especiales para su uso en determinados sectores industriales, como la ósmosis.

Otros organismos marinos producen sustancias naturales que los protegen a su vez de sustancias patógenas. Usando la biotecnología investigadores de todo el mundo tratan de reproducir los efectos de estas sustancias, al igual que intentan duplicar las sustancias adhesivas producidas por determinados moluscos.

Algunas algas marinas contienen colágeno, proteína que forma parte del organismo en muchos mamíferos y que en humanos constituye el 35% del total de proteínas. Así, un tipo de colágeno (colágeno VIII) forma parte del revestimiento de las vesículas de la sangre, mientras que la piel contiene colágeno tipo I y III fundamentalmente.

Se ha descrito una composición anti-incrustaciones que comprende una enzima que se puede obtener de un organismo marino y un substrato para dicha enzima [MX PA01012448 (A) ]. De igual modo, se ha descrito un método para obtener oligosacáridos de quitina específicos procedente de un organismo marino, concretamente Vibrio furnissii así como sus aplicaciones [MX PA01004251 (A) ].

Igualmente se ha descrito el método de obtención de un extracto bioativo procedente de un organismo marino (Holothuria scabra) para usarlo como colorante fluorescente natural y emplearlo en una composición cosmética... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de obtención de vesículas de membrana con alto contenido en proteínas intrínsecas de membrana a partir de un organismo marino, caracterizado porque comprende:

- homogenización en frío de un tejido proveniente de un animal marino por acción de una homogeneizadora mecánica automática,

- separación de una fracción de membranas por medio de centrifugaciones sucesivas y uso de un sistema de extracción de dos fases acuosas dextrano-polietilenglicol,

- resuspensión de la fracción de membrana plasmática en un tampón de conservación farmacéuticamente aceptable.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque el organismo marino es un animal marino.

3. Procedimiento según la reivindicación 2 caracterizado porque el animal marino es un animal marino filtrador.

4. Procedimiento según la reivindicación 3 caracterizado porque el animal marino filtrador pertenece al filo Cnidaria.

5. Procedimiento según la reivindicación 4 caracterizado porque el animal perteneciente al filo Cnidaria pertenece a la clase Scyphozoa.

6. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque el tampón de conservación farmacéuticamente aceptable es seleccionado dentro del grupo compuesto por: tampón fosfato, tampón bicarbonato y tampón acetato.

7. Vesícula obtenible mediante el procedimiento descrito en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

8. Vesícula de acuerdo a la reivindicación 7 caracterizada porque comprende una cantidad efectiva de proteínas transportadoras intrínsecas de membrana para su aplicación con fines cosméticos, farmacológicos o terapéuticos.

9. Uso de una vesícula de una de las reivindicaciones 7 u 8 como sistema de transporte o vector de al menos una sustancia adicional.

10. Uso según la reivindicación 9, caracterizado porque la sustancia adicional es seleccionada entre un compuesto bioactivo natural, un agente químico sintético, y combinaciones de los mismos.

11. Uso según la reivindicación 10, caracterizado porque el compuesto bioactivo natural es una toxina de medusa.

12. Uso según la reivindicación 10, caracterizado porque el compuesto bioactivo natural es un compuesto de origen vegetal con propiedad antioxidante, hidratante o una combinación de ambas propiedades.

13. Vesícula de acuerdo a una de las reivindicaciones 7 u 8 caracterizada porque además incorpora en su membrana o en su interior al menos una sustancia adicional capaz de ser aplicada con fines cosméticos, farmacológicos o terapéuticos.

14. Vesícula de acuerdo a la reivindicación 13 caracterizada porque la sustancia adicional es seleccionada entre un compuesto bioactivo natural, un agente químico sintético, y combinaciones de los mismos.

15. Vesícula de acuerdo a la reivindicación 14 caracterizada porque el compuesto bioactivo natural es un compuesto de origen vegetal con propiedad antioxidante, hidratante o una combinación de ambas propiedades.

16. Uso de la vesícula de una de las reivindicaciones 7, 8, 13, 14 ó 15 para la preparación de una composición farmacéutica o de una composición cosmética.

17. Composición farmacéutica que comprende al menos una cantidad aceptable efectiva de al menos una vesícula de una de las reivindicaciones 7, 8, 13, 14 ó 15.

18. Composición cosmética que comprende al menos una cantidad aceptable efectiva de al menos una vesícula de una de las reivindicaciones 7, 8, 13, 14 ó 15.

19. La vesícula de una de las reivindicaciones 7, 8, 13, 14 ó 15, o la composición farmacéutica de la reivindicación 17 para su uso en medicina.

20. La vesícula de una de las reivindicaciones 7, 8, 13, 14 ó 15, o la composición farmacéutica de la reivindicación 17 para su uso en el tratamiento de hidratación de la piel, en el tratamiento de una quemadura, en el tratamiento de una herida o en el tratamiento de una sutura.

21. Uso de la vesícula de la reivindicación 7 como biofiltro.

Figura 1 Figura 2