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Grupo de investigación de la UCR gana reto mundial en diseño de medicamentos

María Laura Molina Cordero
Rev: Manrique Vindas Segura

El profesor, Dr. William J. Zamora Ramírez,  y el estudiante, Kenneth López Pérez, forman parte del nuevo grupo de investigación en bioinformática, biofísica y biología computacional (CB3 Group) de la Escuela de Química de la UCR.

A la izquierda el Bach. Kenneth López Pérez y a la derecha el Dr. William J. Zamora Ramírez.

Kenneth López Pérez es estudiante de Licenciatura de Química en la UCR, quien junto con su director de tesis, el Dr. William Zamora Ramírez obtuvieron el primer lugar a nivel mundial en el concurso internacional sobre el diseño de medicamentos "Evaluación Estadística del Modelado de Proteínas y Ligandos",  conocido como SAMPL por sus siglas en inglés y organizado por el Recurso de Datos para el Diseño de Fármacos de la Universidad de California en San Diego.

Este reto consiste en un conjunto de desafíos a ciegas para la comunidad científica internacional de alto nivel, incluyendo principalmente grupos de los Estados Unidos de América, España y Alemania.

El reto busca avanzar en el campo del diseño de fármacos asistido por computadora. Cualquier grupo de investigación alrededor del mundo, ya sea de una universidad o del sector industrial, puede participar con sus proyectos y propuestas en estos retos.

En el caso específico de la UCR, el Bach. López y el Dr. Zamora, participaron con los avances de investigación que el estudiante realiza para su tesis en el área de Química Medicinal Computacional, la cual estudia modelos con aprendizaje automatizado (Machine Learning) para la predicción de la lipofilicidad de sulfonamidas, un grupo importante de medicamentos.

Ticos en el reto

La importancia de este reto y de la investigación de López, es la innovación de métodos computacionales para predecir las propiedades de los fármacos antes de su diseño. Al utilizar métodos computacionales, se ahorra tiempo y recursos en el proceso de creación de medicamentos ya que se evita hacer el estudio de forma experimental.

Para el reto SAMPL7 del presente año, las personas participantes debían predecir la lipofilicidad de una serie de moléculas que la organización del reto estableció. Las cuales podrían ser utilizadas potencialmente como nuevos antibióticos.

La lipofilicidad sirve como un indicativo de calidad molecular de sustancias para evaluar si poseen propiedades similares a los medicamentos aprobados. Es la propiedad fisicoquímica más importante en etapas previas del diseño de nuevos fármacos y por ello es de interés mundial ver el desempeño de diversos modelos para simular esta propiedad mediante técnicas computacionales.

En el reto 2020, los diversos grupos podían participar por medio de tres métodos computacionales: modelos empíricos, basados en química cuántica, o bien en mecánica molecular.

El Dr. Zamora comentó que: “Cuando conocí a Kenneth le propuse una idea para la realización de su tesis, la cual no era sencilla, y con mucho tesón me mostró el modelo que trabajó durante dos meses, así en un tiempo corto el aplicó los avances de su trabajo de Licenciatura en Química en el reto a ciegas SAMPL7, con la grata sorpresa de obtener el mejor método "in silico" dentro de la categoría de métodos empíricos, pero adicionalmente, nuestro método fue el que presentó el mejor desempeño del reto a nivel mundial”.

Entre campeones

Los mejores métodos son invitados a asistir a los talleres SAMPL y enviar manuscritos para describir sus resultados. Asimismo, después de un proceso riguroso de revisión, los artículos resultantes, junto con los artículos generales que resumen todos los datos enviados, se publican en la revista Journal of Computer-Aided Molecular Design. Ahí se difundirá el artículo de la investigación realizada por el estudiante López y el profesor Zamora.

“Me siento bastante feliz, fue una motivación para continuar con la tesis y con la investigación”, mencionó López, quien obtuvo su Bachiller en Química en octubre del 2020. El joven de 22 años, afirma que entre sus áreas de interés destaca la química medicinal, una de las razones por las cuales decidió realizar su tesis en esta área.

Por su parte, el Dr. Zamora es profesor e investigador de la Escuela de Química de la Facultad de Farmacia, del Sistema de Estudios de Posgrado (SEP-UCR) e investigador asociado del Colaboratorio Nacional de Computación Avanzada/CeNAT. El investigador se incorporó a la UCR en enero del 2020 y estableció el grupo de bioinformática, biofísica y biología computacional (CB3 Group).

“Este es un logro realmente importante para la UCR y para la ciencia latinoamericana, fuimos la única universidad latina participante, lo cual lejos de sentirnos especiales, esperamos que sirva de motivación para que otros grupos de la región participen en retos de este tipo y dar a conocer que en nuestros países también es posible hacer ciencia de calidad. Ganar dicho reto tomando en cuenta el alto nivel de los grupos participantes, los cuales son los más prestigiosos a nivel mundial, le da un valor agregado a esta línea de investigación que estamos iniciando e impulsando en la UCR.” comentó el profesor Zamora.

Resultados del reto SAMPL7 2020, el eje ‘y’ (vertical), se refiere al margen de error de las predicciones hechas por cada método participante, entre menor sea el margen de error, más eficiente será el método. El método de López y Zamora se encuentra por debajo de 1.