La leishmaniasis es una enfermedad tropical causada por un parásito transmitido por insectos específicos. Los contagios han aumentado recientemente con un poco más de dos millones de afectados el último año. Los tratamientos disponibles pueden tener efectos secundarios severos, incluso provocar la muerte. En la actualidad, las compañías farmacéuticas no invierten en investigación intensiva para combatir esta enfermedad. Por ello, investigadores de la Universidad de Antioquia en Medellín, Colombia, están trabajando en un proyecto en World Community Grid para identificar compuestos químicos que pudieran conducir a nuevos tratamientos médicos para esta enfermedad.
Un parásito protozoario unicelular es el causante de la leishmaniasis. Este protozoo es del género Leishmania y se transmite entre animales y humanos por medio de la mosca de arena hembra. En las Américas, la mosca de arena es del género Lutzomyia y en otros lugares del género Phlebotomus. El insecto inocula promastigotes —el parásito en su fase infecciosa— en humanos y algunos animales. Una vez que atraviesa la piel, el promastigote infecta células del sistema inmunológico como los macrófagos y otras células fagocíticas mononucleares. En dichas células, el promastigote se transforma en amastigote —la fase tisular del parásito— el cual se multiplica dentro de la célula por división simple, pasando luego a infectar otras células fagocíticas mononucleares. Diversas características del parásito y el huésped determinan la forma en que la enfermedad se manifiesta en este último. Los insectos adquieren el parásito durante la ingestión de sangre a través de las células infectadas del huésped. En el sistema digestivo del insecto, las células se rompen liberando amastigotes, los cuales se vuelven a transformar en promastigotes, multiplicándose y desarrollándose en el interior del insecto. Al cabo de varios días, dependiendo de la especie, los parásitos emigran a la zona bucal del insecto, desde donde se preparan para pasar a otro huésped durante la siguiente ingesta de sangre.
La enfermedad tiene tres formas clínicas:
- cutánea - afecta a la superficie de la piel y se manifiesta normalmente en forma de úlceras, heridas verrugosas o manchas.
- mucocutánea - afecta a membranas mucosas, en particular aquellas de la nariz, la laringe y la faringe.
- visceral - afecta a la médula ósea y a órganos internos como el hígado, el bazo y los nodos linfáticos. Los síntomas pueden incluir anemia, problemas de coagulación, pérdida de peso, aumento del tamaño del bazo, el hígado y los nodos linfáticos.
Los tratamientos tradicionales para todas las formas de leishmaniasis consisten en determinados compuestos de antimonio pentavalente (por ejemplo, estibogluconato de sodio y antimoniato de meglumina). Estos compuestos pueden tener efectos secundarios severos, incluso pueden llegar a causar la muerte. Además, parásitos resistentes a los medicamentos están causando problemas de primer orden en los países endémicos. Otros medicamentos como la Pentamidina y la Amfotericina B se han usado con resultados diversos, pero también tienen efectos secundarios graves, además de ser costosos y difíciles de administrar, lo cual ha limitado mucho su uso como primera opción. Más recientemente, la miltefosina (un medicamento administrado por vía oral) se ha utilizado con resultados diversos en América Central y del Sur contra la leishmaniasis cutánea y en India contra la visceral. En la fase IV de las pruebas con este medicamento en India se ha detectado un aumento de la tasa de recaída, lo cual indica un desarrollo rápido de la resistencia a este medicamento. La forma visceral en América afecta sobre todo a los niños, que pueden llegar a morir si no reciben rápidamente un tratamiento adecuado.
La secuencia completa del genoma de diversas especies de Leishmania se han descrito, lo cual ha proporcionado información sobre las proteínas y algunos procesos esenciales para la supervivencia del parásito. Determinadas proteínas de Leishmania se han identificado como blancos terapéuticos gracias a la información de los genomas, a la investigación previa en el laboratorio y al trabajo informático. Si se pudieran desarrollar medicamentos capaces de inactivar estas proteínas, tal vez llegarían a ser un tratamiento efectivo contra la enfermedad. El primer paso en el desarrollo de medicamentos es encontrar los compuestos químicos que se adhieren a una proteína blanco desactivando su funcionamiento y evitando que se extienda la enfermedad. Para acelerar la búsqueda de medicamentos potenciales contra la leishmaniasis, el poder de computación de World Community Grid servirá para analizar millones de compuestos químicos potenciales como posibles candidatos a constituir un medicamento. En vez de realizar experimentos de laboratorio costosos y extensos, se simularán los mismos empleando un software que se correrá en las computadoras de los miembros de World Community Grid.
Un software llamado VINA del Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California, servirá para realizar los experimentos químicos virtuales más conocidos como «acoplamientos moleculares». El acoplamiento molecular es el proceso de determinar en qué grado se unen bien dos moléculas. Una de las moléculas es designada como blanco molecular, en este caso una de las distintas proteínas esenciales para la supervivencia del parásito. El otro componente procede de bases de datos, las cuales contienen millones de medicamentos, y a los que se les conocen sus estructuras atómicas exactas. Los experimentos de acoplamiento posicionan los dos componentes en todas las orientaciones posibles y calculan la energía de unión, lo cual nos dice que tan bien se acoplan ambas moléculas. Un compuesto que se acopla bien a una proteína blanco podría resultar útil para desactivar el funcionamiento de dicha proteína, reduciendo o impidiendo la multiplicación del parásito y por tanto el progreso de la enfermedad.
Los cálculos de VINA se utilizarán para identificar los compuestos químicos con mayor potencial para inhibir esas proteínas. Estos cálculos son complejos e intensos en términos computacionales. Por ejemplo, para examinar que tan bien se acoplan 12 millones de compuestos químicos con 70 proteínas de Leishmania, el software necesitaría 120 años si solo dispone de los equipos de computación con los que cuentan los investigadores de este proyecto. World Community Grid podría realizar el mismo análisis computacional en menos de un año. Los investigadores publicarán la información sobre los compuestos más prometedores, la cual estará disponible para que otros científicos utilicen los resultados de la investigación. El trabajo de laboratorio adicional usando los candidatos identificados por VINA podría conducir al desarrollo de medicamentos más eficientes para luchar contra la leishmaniasis.
