Anticuerpos buenos. ¿Las moléculas hechas a máquina son mejores?

El coronavirus puede ser nuevo, pero la naturaleza hace mucho tiempo le dio a los humanos las herramientas para reconocerlo, al menos a escalera microscópica: anticuerpos, proteínas inmunes en forma de Y que pueden incorporarse a los patógenos y bloquearlos para que no se infiltran en las células.

Millones de abriles de desarrollo han perfeccionado estas proteínas para convertirlas en las armas de lucha contra las enfermedades que son hoy. Pero en un plazo de solo meses, una combinación de inteligencia humana y mecánica puede suceder vencido a la Origen Naturaleza en su propio charnela.

Utilizando herramientas computacionales, 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 acertadamente como lo hace un anticuerpo. Cuando se rocía por la napias de ratones y hámsteres, incluso parece proteger a los animales de enfermarse gravemente.

Esta molécula, emplazamiento mini-aglutinante por su capacidad de incorporarse al coronavirus, es lo suficientemente pequeña y estable como para ser enviada en masa en un estado liofilizado. Las bacterias incluso se pueden diseñar para producir estos mini aglutinantes, lo que potencialmente los hace no solo efectivos sino incluso baratos y convenientes.

El producto del equipo aún se encuentra en las primeras etapas de explicación y no estará en el mercado pronto. Pero hasta ahora «parece muy prometedor», dijo Lauren Carter, una de las investigadoras detrás del tesina, que está dirigido por el bioquímico David Baker. Eventualmente, las personas sanas podrían autoadministrarse los mini aglutinantes como un spray nasal y, potencialmente, perdurar a guión las partículas de coronavirus entrantes.

“La aplicación más elegante podría ser poco que guarde en su mesita de indeterminación”, dijo el Dr. Carter. «Esa es una especie de sueño».

Los miniaglomerantes no son anticuerpos, pero frustran el virus de formas muy similares. El coronavirus ingresa a una célula mediante una especie de interacción de cerradura y información, encajando una proteína emplazamiento punta, la información, en una cerradura molecular emplazamiento ACE-2, que adorna el exógeno de ciertas células humanas. Los anticuerpos producidos por el sistema inmunológico humano pueden interferir con 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 a posteriori de infectarse. Pero se necesitan muchos anticuerpos para controlar el coronavirus, especialmente si hay una infección en curso. Los anticuerpos incluso son onerosos de producir y entregar a las personas.

Para desarrollar una alternativa menos delicada, los miembros del laboratorio Baker, dirigido por el bioquímico Longxing Cao, adoptaron un enfoque computacional. Los investigadores modelaron cómo millones de proteínas hipotéticas diseñadas en laboratorio interactuarían con el pico. Posteriormente de eliminar secuencialmente a los de bajo rendimiento, el equipo seleccionó a los mejores entre el reunión y los sintetizó en el laboratorio. Pasaron semanas alternando entre la computadora y el costado, jugando con diseños para que coincidieran con la simulación y la efectividad lo más cerca posible.

El resultado fue una mini carpeta completamente casera que se adhirió fácilmente al virus, informó el equipo en Science el mes pasado.

«Esto va un paso más allá de simplemente construir 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, agregó el Dr. Williams, «sería una gran triunfo para la bioinformática «.

El equipo ahora está jugando con algoritmos de enseñanza profundo que podrían enseñar a las computadoras del laboratorio a aligerar el proceso iterativo de prueba y error del diseño de proteínas, produciendo productos en semanas en superficie de meses, dijo el Dr. Baker.

Pero la novedad del enfoque de la mini carpeta incluso podría ser un inconveniente. Es posible, por ejemplo, que el coronavirus mute y se vuelva resistente a la molécula de bricolaje.

Daniel-Adriano Silva, bioquímico de la empresa biofarmacéutica Neoleukin, con sede en Seattle, que se formó previamente con el Dr. Baker en la Universidad de Washington, puede suceder ideado otra logística que podría resolver el problema de la resistor.

Su equipo incluso ha diseñado una proteína que puede evitar que el virus invada las células, pero su molécula de bricolaje es un poco más deudo. Es una lectura más pequeña y resistente de la proteína humana ACE-2, una que tiene un control mucho más cachas sobre el virus, por lo que la molécula podría servir como señuelo para alejar al patógeno de las células vulnerables.

Desarrollar resistor sería inútil, dijo Christopher Barnes, biólogo estructural del Instituto de Tecnología de California que se asoció con Neoleukin en su tesina. Una cepa de coronavirus que ya no pudiera estar unida por el señuelo probablemente incluso perdería su capacidad de unirse a lo vivo, la lectura humana de ACE-2. «Ese es un gran costo de aptitud para el virus», dijo el Dr. Barnes.

Los mini-aglutinantes y los señuelos ACE-2 son fáciles de hacer y es probable que cuesten solo centavos de dólar en comparación con los anticuerpos sintéticos, que pueden soportar etiquetas de precios de miles de dólares, dijo el Dr. Carter. Y mientras que los anticuerpos deben mantenerse fríos para preservar la persistencia, las proteínas caseras se pueden diseñar para que funcionen acertadamente a temperatura dominio o incluso en condiciones más extremas. La mini carpeta de la Universidad de Washington “se puede hervir y aún está acertadamente”, dijo el Dr. Cao.

Esa durabilidad hace que estas moléculas sean fáciles de transportar y fáciles de dirigir de diversas formas, quizás inyectándolas en el torrente sanguino como tratamiento para una infección en curso.

Las dos moléculas de diseño incluso involucran al virus en un apretón súper apretado, lo que permite que menos haga más. “Si tienes poco que se adhiere tan acertadamente, 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 está obteniendo más por su moneda».

Entreambos grupos de investigación están explorando sus productos como herramientas potenciales no solo para combatir la infección, sino incluso para prevenirla directamente, poco 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 la napias de los hámsteres y luego expuso a los animales al coronavirus. Los hámsters no tratados se enfermaron peligrosamente, pero a los hámsters que recibieron el spray nasal les fue mucho mejor.

La Dra. Carter y sus colegas están realizando experimentos similares con su mini carpeta y están obteniendo resultados comparables.

Estos hallazgos podrían no traducirse en humanos, advirtieron los investigadores. Y ningún de los equipos ha enemigo todavía una forma perfecta de dirigir sus productos a animales o personas.

En el futuro, es posible que aún haya oportunidades para que los dos tipos de proteínas de diseño trabajen juntos, si no en el mismo producto, al menos en la misma pleito, mientras la pandemia continúa. «Es muy complementario», dijo el Dr. Carter. Si todo va acertadamente, moléculas como estas podrían unirse al creciente cúmulo de medidas de sanidad pública y medicamentos que ya existen para combatir el virus, dijo: «Esta es otra utensilio que podría tener».

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Fuentes Consultadas

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