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La búsqueda de compuestos de medicamentos contra el coronavirus

Publicado el: 18 de Marzo de 2021


El profesor Johan Neyts, virólogo del Instituto Rega de Investigación Médica de KU Leuven en Bélgica, dirige un equipo en busca de fármacos que puedan ayudarnos en la lucha contra el Covid-19. Su laboratorio es parte de dos proyectos que están examinando millones de compuestos para encontrar algunos que bloqueen la replicación del coronavirus y así evitar que los pacientes se enfermen. Nos ha contado por qué esta búsqueda es tan importante y cómo podría mantenernos a salvo de futuras pandemias.

Era septiembre de 2019 y estaba hablando en una conferencia internacional en Wuhan, China. En el escenario expliqué que el mundo no estaba preparado para la próxima pandemia; era la clásica conferencia que daría sobre algunas de las familias de virus que suponen un riesgo. Uno de los que mencioné ese día fueron los coronavirus. Pensando en retrospectiva, nunca hubiera imaginado que solo unos meses después un coronavirus detectado en Wuhan estaría en el epicentro de una pandemia. Pero imagínese si en el momento en que se detectó por primera vez el SARS-CoV-2, el virus que causa el Covid-19, los médicos en China hubieran podido administrar a sus pacientes algunos medicamentos antivirales potentes y amplios que funcionan contra los coronavirus. Los médicos y enfermeras también habrían podido protegerse. Si lo hubieran detectado lo suficientemente temprano y con medidas de cuarentena, podría haber ralentizado o incluso detenido la propagación del virus.

Nunca podremos saberlo con certeza, pero la situación actual podría haber sido muy diferente. Y esto es lo que me motiva cada mañana. Si podemos encontrar medicamentos que actúen contra los virus antes de que se conviertan en un problema, podemos convertir los incendios forestales globales como Covid-19 en pequeñas hogueras. Aquí en el Instituto Rega en KU Leuven en Bélgica, esto es exactamente lo que estamos tratando de hacer. Estamos buscando moléculas que puedan formar la base de potentes medicamentos antivirales que se puedan administrar a los pacientes con Covid-19. Lo que buscamos son compuestos que interactúen con el virus y eviten que se replique.

Pero encontrar las moléculas adecuadas es como buscar una aguja en un pajar. Entonces, estamos involucrados en dos enfoques complementarios para hacer esto. Uno es el proyecto EXSCALATE4CoV, que utiliza inteligencia artificial y supercomputación de alto nivel para predecir qué compuestos podrían bloquear el ciclo de replicación del virus en función de lo que sabemos sobre la estructura del SARS-CoV-2 y su interacción con proteínas en el exterior de la célula. Nuestros socios de EXSCALATE4CoV utilizan las supercomputadoras europeas más grandes para buscar en una biblioteca química masiva realizando millones de simulaciones cada segundo para ver si pueden unirse a un sitio objetivo en particular en el virus y bloquear su replicación.

Cuando identifica un compuesto que podría funcionar, los químicos lo elaboran y nos lo envían (al Instituto Rega) para que lo analicemos contra el virus infeccioso. Este trabajo se realiza en un laboratorio totalmente automatizado que hemos construido llamado Caps-It. También estamos utilizando Caps-It para seguir un enfoque más tradicional para el descubrimiento de fármacos en otro proyecto llamado SCORE. Para ello, se utiliza lo que se denomina detección a ciegas, en la que se evalúa la actividad antiviral de miles de moléculas contra el virus que crece en las células. Necesita bastante capacidad para probar tantas moléculas contra este virus altamente infeccioso en células vivas. Caps-It nos ha permitido ser uno de los pocos laboratorios que están equipados para probar de forma segura un gran número de compuestos contra virus vivos como el SARS-CoV-2.

Laboratorio de bioseguridad

Caps-It es un laboratorio de pruebas completo sellado dentro de lo que es efectivamente una caja. Todo se hace mediante robótica: manipulando el patógeno, agregando reactivos, incubando, probando y desactivando el material infeccioso, por lo que ningún ser humano necesita entrar en contacto con el virus o entrar. Mi equipo puede incluso operar el sistema mientras está sentado en casa por la noche a través de cámaras web si es necesario. En un laboratorio de bioseguridad de alto nivel sin cita previa, las salas tienen que estar presurizadas, su funcionamiento es caro y ocupan mucho espacio. Los técnicos deben usar trajes protectores y solo pueden trabajar en el interior durante unas horas. Caps-It puede funcionar las 24 horas del día, los siete días de la semana.

Fue diseñado por uno de los miembros senior de mi equipo hace unos años, quien tuvo la idea y trabajó con ingenieros especializados para construirlo e instalarlo. Lo que teníamos en mente era que en una situación de pandemia necesitaríamos probar compuestos día y noche, pero no quisiéramos que los técnicos de laboratorio hicieran eso con un virus peligroso y altamente patógeno, así que automatizémoslo por completo. Una vez que se construyó, lo preparamos gradualmente durante los primeros años, primero sin virus y luego con virus de baja patogenicidad. Entonces, justo cuando estábamos listos para aceptar virus altamente patógenos, boom: es 2020 y llega Covid-19. Estábamos listos justo a tiempo con la instalación en un punto realmente crucial para ejecutar un gran número de pruebas de compuestos contra el virus.

El sistema puede probar miles de productos químicos diferentes al mismo tiempo contra un virus. El sistema tiene espacio para incubar hasta 480 placas de ensayo a la vez, cada una con 96 o 384 pocillos (pequeños orificios en los que se pueden colocar el virus, los compuestos de prueba y las células). 

Oportunidad

Hasta ahora hemos realizado cerca de 2 millones de pruebas en compuestos en sistemas basados en células, y cada 30-40,000 compuestos que probamos, en promedio, encontramos lo que llamamos un compuesto de impacto, una molécula que podría bloquear la replicación del virus, solo por oportunidad. Pero ese es solo un punto de partida. Una vez que hemos detectado un nuevo objetivo interesante, tenemos que trabajar con los químicos para optimizarlo y aumentar su potencia y selectividad. Luego, necesitamos probarlo en animales, y hemos desarrollado un modelo de infección por SARS-CoV-2 de hámster que nos permite hacer eso.

Entonces, diría que estos dos enfoques, la IA y la detección a ciegas, van de la mano. Ya hemos identificado algunos compuestos que podrían convertirse en posibles tratamientos farmacológicos para Covid-19 y se muestran prometedores en los modelos de hámster. Algunos son medicamentos antivirales experimentales o medicamentos existentes contra otras cosas. También pudimos demostrar que la hidroxicloroquina, que algunas personas afirmaban que podía tratar el Covid-19, no tenía ninguna actividad.

El enfoque de IA es una tecnología poderosa y, junto con la detección a ciegas, nos ayuda a identificar el talón de Aquiles del virus. Acelera las cosas.

Paramixovirus

Este (enfoque) no solo será importante en la pandemia actual, sino también para abordar o prevenir futuras pandemias. Hay una serie de familias de virus de las que pueden surgir virus potencialmente altamente contagiosos y peligrosos. Una de esas familias son los paramixovirus, que incluye el sarampión. Se necesitaron poco menos de 12 meses para crear vacunas Covid-19 altamente efectivas, lo cual es asombroso. Pero Covid-19 tiene un número de reproducción básico (R0 - la cantidad de personas a las que se puede propagar una infección de un caso) de 2-3, mientras que algo como el sarampión tiene un R0 de alrededor de 15. Si tiene un virus como ese que se propaga, tener que esperar 12 meses para recibir una vacuna será demasiado tarde. Hicimos algunos modelos con colegas aquí en Bélgica que mostraron que incluso los medicamentos sin alta potencia contra Covid-19 serían suficientes para ayudar a atenuar los brotes locales.

 

Es por eso que necesitamos medicamentos antivirales que puedan retardar la propagación de las personas infectadas y reducir la gravedad de la enfermedad que contraen. Gastamos billones de dólares en armas y en gastos militares, así que seguro que también deberíamos estar armándonos contra la próxima pandemia. Necesitamos una póliza de seguro global para los 7.700 millones de personas del planeta.


Fuente: Muy interesante

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