Coronavirus: Los anticuerpos son buenos ¿Las moléculas fabricadas son mejores?

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Jujuy al día® – El coronavirus puede ser nuevo, pero la naturaleza hace mucho tiempo dio a los humanos las herramientas para reconocerlo, al menos a escala microscópica: anticuerpos, proteínas inmunes en forma de Y que pueden adherirse a los patógenos y bloquearlos para que no se infiltren en las células.

Millones de años de evolución han perfeccionado estas proteínas hasta convertirlas en las armas de lucha contra las enfermedades que son hoy en día.

Pero en un lapso de sólo unos meses, una combinación de inteligencia humana y mecánica puede haber vencido a la Madre Naturaleza en su propio juego.

Usando herramientas informáticas, un equipo de investigadores de la Universidad de Washington diseñó y construyó desde cero una molécula que, cuando se enfrenta al coronavirus en el laboratorio, puede atacarlo y secuestrarlo al menos tan bien como lo hace un anticuerpo.

Cuando se rocía en las narices de ratones y hámsters, también parece proteger a los animales de enfermarse gravemente.

Esta molécula, llamada minibinder por su capacidad de penetrar en el coronavirus, es lo suficientemente pequeña y estable para ser enviada en masa en un estado de secado por congelación.

Las bacterias también pueden ser diseñadas para producir estos minibinders, haciéndolos potencialmente no sólo efectivos sino también baratos y convenientes.

El producto del equipo está todavía en las primeras etapas de desarrollo, y no estará en el mercado pronto.

Pero hasta ahora «parece muy prometedor», dijo Lauren Carter, una de las investigadoras detrás del proyecto, que es dirigido por el bioquímico David Baker.

Eventualmente, las personas sanas podrían ser capaces de auto-administrarse los minibinder como un aerosol nasal, y potencialmente mantener a raya cualquier partícula de coronavirus entrante.

«La aplicación más elegante podría ser algo que se mantenga en la mesita de noche», dijo Carter. «Ese es el sueño».

Los minibinders no son anticuerpos, pero frustran el virus de manera similar.

El coronavirus entra en una célula usando una especie de interacción de cerradura y llave, encajando una proteína llamada pico – la llave – en una cerradura molecular llamada ACE-2, que adorna el exterior de ciertas células humanas.

Los anticuerpos producidos por el sistema inmunológico humano pueden interferir en este proceso.

Muchos científicos esperan que las imitaciones producidas en masa de estos anticuerpos puedan ayudar a tratar a las personas con COVID-19 o evitar que se enfermen después de infectarse.

Pero se necesitan muchos anticuerpos para frenar el coronavirus, especialmente si hay una infección en curso. Los anticuerpos también son onerosos de producir y entregar a las personas.

Para desarrollar una alternativa menos difícil, los miembros del laboratorio Baker, dirigido por el bioquímico Longxing Cao, tomaron un enfoque informático.

Los investigadores modelaron cómo millones de hipotéticas proteínas diseñadas en el laboratorio interactuarían con la espiga.

Después de eliminar secuencialmente a los que no funcionaban bien, el equipo seleccionó los mejores de entre el grupo y los sintetizó en el laboratorio.

Pasaron semanas alternando entre la computadora y el mostrador del laboratorio, ajustando los diseños para que coincidieran lo más posible con la simulación y la realidad.

El resultado fue un minibinder completamente casero que se pegó fácilmente al virus, según informó el equipo en Science el mes pasado.

«Esto va un paso más allá de la simple construcción de proteínas naturales», dijo Asher Williams, un ingeniero químico de la Universidad de Cornell que no participó en la investigación.

Si se adapta para otros propósitos, Williams añadió, «esto sería una gran victoria para la bioinformática».

El equipo está ahora manipulando algoritmos de deep learning que podrían enseñar a las computadoras del laboratorio a agilizar el proceso iterativo de ensayo y error en el diseño de proteínas, produciendo productos en semanas en lugar de meses, dijo Baker.

Pero la novedad del enfoque de minibinder también podría ser un inconveniente.

Es posible, por ejemplo, que el coronavirus pueda mutar y volverse resistente a la molécula del «hágalo usted mismo».

Daniel-Adriano Silva, un bioquímico de la compañía biofarmacéutica Neoleukin, con sede en Seattle, que previamente se entrenó con Baker en la Universidad de Washington, podría haber ideado otra estrategia que podría resolver el problema de la resistencia.

Su equipo también ha diseñado una proteína que puede evitar que el virus invada las células, pero su molécula de «fabricada» es ligeramente más conocida.

Es una versión más pequeña y robusta de la proteína humana ACE-2, una que tiene un agarre mucho más fuerte del virus, por lo que la molécula podría servir potencialmente como un señuelo que aleje al patógeno de las células vulnerables.

Desarrollar resistencia sería inútil, dijo Christopher Barnes, un biólogo estructural del Instituto de Tecnología de California que se asoció con Neoleukin en su proyecto.

Una cepa de coronavirus que ya no pudiera ser unida por el señuelo probablemente también perdería su capacidad de unirse a la cosa real, la versión humana de ACE-2.

«Eso es un gran costo de aptitud para el virus», dijo Barnes.

Los minibinders y los señuelos ACE-2 son fáciles de fabricar y es probable que cuesten sólo unos centavos de dólar, en comparación con los anticuerpos sintéticos, que pueden tener un precio elevado de miles de dólares, dijo Carter.

Y mientras que los anticuerpos deben mantenerse fríos para preservar la longevidad, las proteínas de bricolaje pueden ser diseñadas para funcionar bien a temperatura ambiente, o en condiciones aún más extremas.

El minibinder de la Universidad de Washington «puede ser hervido y sigue estando bien», dijo Cao.

Esa durabilidad hace que estas moléculas sean fáciles de transportar y fáciles de administrar de varias maneras, tal vez inyectándolas en el torrente sanguíneo como tratamiento para una infección en curso.

Las dos moléculas de diseño también enganchan al virus en un apretón super-fuerte, permitiendo que menos haga más.

«Si tienes algo que se une bien a esto, no tienes que usar tanto», dijo Attabey Rodríguez Benítez, un bioquímico de la Universidad de Michigan que no participó en la investigación. «Eso significa que estás obteniendo más beneficios por tu dinero».

Ambos grupos de investigación están explorando sus productos como herramientas potenciales no sólo para combatir la infección, sino también para prevenirla directamente, algo así como una vacuna de corta duración.

En una serie de experimentos descritos en su artículo, el equipo de Neoleukin roció su señuelo ACE-2 en las narices de los hámsteres, y luego expuso a los animales al coronavirus.

Los hámsteres no tratados se enfermaron peligrosamente, pero los hámsteres que recibieron el aerosol nasal se desempeñaron mucho mejor.

Carter y sus colegas están realizando experimentos similares con su minibinder, y viendo resultados comparables.

Estos hallazgos podrían no traducirse a los humanos, advirtieron los investigadores. Y ninguno de los dos equipos ha encontrado la forma perfecta de administrar sus productos a animales o personas.

En el futuro, puede haber oportunidades para que los dos tipos de proteínas de diseño trabajen juntos – si no en el mismo producto, al menos en la misma guerra, mientras la pandemia continúa.

«Es muy complementario», dijo Carter. Si todo va bien, moléculas como éstas podrían unirse al creciente arsenal de medidas de salud pública y drogas ya existentes para combatir el virus, dijo: «Esta es otra herramienta que podrías tener».

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