William Knowles, una vía para tratar el párkinson

William Knowles recibió una llamada de la Real Academia Sueca de Ciencias a mediados de octubre de 2001, llevándose una inesperada sorpresa. En aquel momento, con 84 años de edad y jubilado, se le comunicó que era galardonado con el Premio Nobel de Química por investigaciones realizadas casi cuatro décadas antes.

El premio fue compartido con los profesores Sharpless y Noyori. Sharpless fue galardonado por investigaciones en oxidaciones; y Noyori y Knowles por desarrollar métodos de reducción. La oxidación y la reducción son fenómenos complementarios. Un compuesto se oxida cuando pierde electrones o gana oxígeno; y se reduce cuando gana electrones o aumenta su contenido en hidrógeno.

La investigación realizada independientemente por los tres investigadores tienen en común que son procesos catalíticos con ligandos adecuados que permiten obtener de manera eficaz moléculas quirales.

La catálisis se refiere al fenómeno en el que una sustancia (el catalizador) aumenta la velocidad de una reacción química sin consumirse en ella. La catálisis es fundamental en el progreso de la química, permitiendo reacciones que en su ausencia serían extremadamente lentas. El catalizador se puede recuperar y reusar.

Un objeto es quiral cuando no es su superponible con su imagen especular. Los objetos quirales más comunes son nuestras dos manos. Los objetos quirales siempre se presentan a pares. Muchas moléculas son quirales y cada uno de los miembros del par se denomina enantiómero.

Algunas de las más importantes para nuestra vida son quirales, como el ADN, las proteínas, las hormonas o los neurotransmisores. Para que una molécula (por ejemplo, un fármaco) interaccione con una de estas biomoléculas es necesario que haya una cierta complementariedad (como un guante con la mano adecuada); por esta razón, generalmente solo uno de los dos enantiómeros tiene la actividad deseada.

A principios de los años sesenta, se planteó la necesidad de obtener (en química, decimos "sintetizar") compuestos enantiomericamente puros (constituidos por solo un enantiómero del par, constituyendo la síntesis asimétrica) como principios activos farmacéuticos. Hasta ese momento, los métodos de síntesis asimétrica estaban basados en reacciones producidas por seres vivos (microorganismos) o productos de los mismos (enzimas, que son los catalizadores biológicos). En esa época, Knowles empezó un programa de investigación para imitar estas reacciones de los seres vivos usando sustancias químicas no-biológicas.

Knowles se centró en la reacción de hidrogenación de olefinas usando un complejo de rodio (un metal) con ligandos quirales. Los ligandos son moléculas o fragmentos que se unen al metal.

Knowles se centró principalmente en la síntesis de aminoácidos, que son compuestos esenciales para la vida (forman parte de las proteínas) con múltiples aplicaciones en las industrias farmacéutica, alimentaria o cosmética. Todos los aminoácidos (excepto la glicina) son quirales y existen en dos formas enantioméricas. Hacia 1968, Knowles y su equipo en Monsanto fueron capaces de realizar el proceso de manera eficaz con una amplia variedad de sustratos, convirtiendo a Monsanto en el principal productor de aminoácidos del mundo.

La principal aplicación del método desarrollado por Knowles fue la síntesis del aminoácido L-DOPA, un precursor del neurotransmisor dopamina en el sistema nervioso central. La deficiencia de dopamina es responsable de algunos de los síntomas de la enfermedad de párkinson, y estos se podrían aliviar con el suministro de dopamina. Sin embargo, la dopamina no puede cruzar la barrera hematoencefálica y no llega al cerebro. Una alternativa es usar L-DOPA, que sí la cruza, y que es transformada in vivo en dopamina. De esta manera, se consiguió un medicamento eficaz para tratar la enfermedad de Parkinson.

Antes de los grandes descubrimientos que le llevaron a ser galardonados con el Premio Nobel, Knowles realizó múltiples investigaciones. Trabajó para Monsanto (o sus filiales) durante 44 años. A Knowles se le permitió trabajar en investigación que podríamos calificar como básica; lo que demostró que la investigación básica de calidad también puede rendir beneficios a una empresa.

Knowles, nacido el 1 de junio de 1917, se licenció por la Universidad de Harvard en 1939 y se doctoró por la de Columbia en 1942. Inmediatamente después empezó a trabajar en una filial de Monsanto y, desde 1944 y hasta su jubilación en 1986, en la empresa matriz.

La labor de Knowles fue reconocida con el Premio Nobel y por la Academia de Ciencias de Estados Unidos (2004). Falleció el pasado 13 de junio, dejando viuda (Nancy), 4 hijos y 4 nietos. Descanse en paz este gigante de la ciencia.