Imagínese poder protegerse del COVID-19 con solo rociar un aerosol nasal en las fosas nasales. Puede que no sea solo su imaginación: los investigadores de la Universidad de Washington han diseñado un lote de proteínas sintéticas que posiblemente podrían bloquear el coronavirus detrás de la pandemia de este año para que no se establezca.
“Aunque todavía se necesitan pruebas clínicas extensas, creemos que «Los mejores de estos antivirales generados por computadora son bastante prometedores», dijo en un comunicado de prensa Longxing Cao, investigador postdoctoral del Instituto de Diseño de Proteínas de la Universidad de Washington.
Cao es el autor principal de un estudio sobre el experimento de construcción de proteínas, publicado hoy por la revista Science. Es la última innovación que proviene del campo emergente de la ingeniería de proteínas, y la técnica podría revolucionar la forma en que se desarrollan los medicamentos para contrarrestar futuras pandemias.
Puede que no sea demasiado tarde para contrarrestar COVID-19 también. «Estamos trabajando para conseguir versiones mejoradas … desplegadas para combatir la pandemia actual», dijo a GeekWire el autor principal del estudio, David Baker, director del Instituto de Diseño de Proteínas, en un correo electrónico.
La técnica implica la creación de proteínas de moléculas pequeñas, o mini-aglutinantes, que están diseñados a medida para adherirse a las estructuras moleculares puntiagudas que se encuentran dispersas alrededor de la superficie del SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19.
Los picos del virus hacen su trabajo sucio al encajar en receptores de escala molecular en la superficie de las células, muy parecido a colocar una llave en una cerradura para entrar en la casa de alguien. Una vez que el virus «desbloquea» un receptor, ingresa a la célula, secuestra su maquinaria química y produce más partículas de virus para propagar la infección.
Baker, Cao y sus colegas utilizaron computadoras de alta potencia para diseñar más de 2 millones de proteínas candidatas que posiblemente podrían alterar los trabajos de la proteína de pico del virus. Más de 118.000 de los candidatos más prometedores se sintetizaron y probaron en células cultivadas en laboratorio.
Agilent Technologies y Twist Bioscience fabricaron las proteínas sintéticas para las pruebas, y los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis utilizaron crioelectrones microscopía para documentar cómo los mini-aglutinantes interactúan con las proteínas de pico. Una red de computación distribuida llamada Rosetta @ home ayudó a seleccionar a los candidatos.
El mejor candidato, conocido como LCB1, bloqueó la eficacia de la proteína de pico con seis veces la potencia de los anticuerpos monoclonales, que ofrecen una ruta alternativa para prevenir la infección. Además, Cao dijo que los mini-aglutinantes son «mucho más fáciles de producir y mucho más estables, eliminando potencialmente la necesidad de refrigeración».
Los investigadores dicen que sus mini-aglutinantes parecen estar bien Adecuado para un aerosol o spray en polvo que podría administrarse al sistema respiratorio a través de la nariz. “No hay mucho precedente en antivirales proteicos que se administrarían directamente al sistema respiratorio; creemos que este es el punto óptimo para nuestros diseños”, dijo Baker.
Ahora LCB1 se está evaluando en roedores, y Baker dijo que hay interés en llevar un candidato a fármaco antiviral COVID-19 en ensayos clínicos en humanos. «Actualmente estamos explorando eso», dijo, sin proporcionar más detalles.
Una vez que la técnica se perfeccione y automatice, se podrían diseñar y producir antivirales proteicos para realizar pruebas con el primer mes de un brote viral, dijo Baker. La técnica también podría adaptarse para crear nuevos tipos de diagnósticos para infecciones virales.
Además de Cao y Baker, autores del artículo publicado por Science, “De Novo Design of Picomolar SARS-CoV-2 Miniprotein Inhibitors , ”Incluyen a Inna Goreshnik, Brian Coventry, James Brett Case, Lauren Miller, Lisa Kozodoy, Rita Chen, Lauren Carter, Lexi Walls, Young-Jun Park, Lance Stewart, Michael Diamond y David Veesler.
El trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, The Audacious Project en IPD, Eric y Wendy Schmidt por recomendación del programa Schmidt Futures, Open Philanthropy Project, un regalo de recursos informáticos de Azure para la investigación de COVID-19 proporcionado por Microsoft y Burroughs Wellcome Fund.