Cuatro investigadores del grupo de Bio-quimioinformática de la Universidad de Las Américas (UDLA) finalizaron un estudio en el cual describen nuevos mecanismos útiles para inhibir la unión del coronavirus SARS-CoV-2 (que provoca la enfermedad CoVID19), a las células humanas. La investigación es de carácter teórico y el día de hoy su publicación fue aceptada en una revista especializada.  Su trabajo constituye un aporte sustancial para simular el comportamiento del virus y ayudar a conocerlo y vencerlo. 

Según reporta la página de investigación de esta Universidad, la investigación permite comprender de mejor manera la forma en la que las moléculas del virus contagian las células humanas. Los resultados de esta investigación, realizada en tiempo récord, ofrecen nueva información para el desarrollo de tratamientos y vacunas que nos permitirán superar este momento de crisis mundial."

"De acuerdo a la información que conocemos sobre el SARS-CoV-2, existen zonas en la cubierta del virus (llamadas spikes) cuya función consiste en facilitar la unión del virus a la célula humana. De la estructura de estos spikes depende la entrada del virus a las células humanas pues operan como puntos de anclaje entre las proteínas del virus y el receptor ACE2 de la membrana celular humana.

"Sin embargo, a través de modelados computacionales, los investigadores encontraron varios aminoácidos (no descritos antes) en el spike del virus, cuya ausencia, imposibilitaría la unión del virus a la membrana de las células humanas", dijo el equipo de investigación.

Los coautores de este estudio son cuatro.  El líder del trabajo fue Vinicio Armijos, quien es bioinformático, especialista en evolución molecular. Él reunió a sus compañeros de la Universidad de las Américas, UDLA: Yunierkis Pérez, quien es experto en modelamiento, dinámica molecular y bioinformática estructural; Justin Yeager quien es biólogo evolutivo, y Claire Muslin, viróloga de la Universidad. El estudio fue completado en su primera versión en menos de un mes. Sin embargo, actualizaron y complementaron sus análisis en varias ocasiones, por la cantidad de información que aparece cada día alredor de este tema. La crisis sanitaria aún no salía de China cuando empezaron su estudio, y lo terminaron hace pocas semanas, cuando lo enviaron a la revista Evolutionary Applications (Reino Unido) para su publicación. El día de hoy el artículo fue aceptado. Plan V habló con Vinicio Armijos sobre este tema.

Vinicio Armijos, líder del grupo de investigación.

¿En qué consiste la investigación que realizó el equipo de la UDLA?

Lo que hicimos fue analizar diversos aislados de coronavirus, la mayoría de ellos encontrados en murciélagos, los más parecidos al SARS-CoV-2. Incluimos también el aislado que encontraron en el pangolín.  Nosotros nos dedicamos (a estudiar) a una proteína que es importante para la unión de las células de humanos, que se llama Spike o proteína S. Son justamente estas espinas que salen del virus, que se ven en todas las fotos (como una corona). Esta proteína S se ancla a un receptor en la célula humana, la proteína ACE2, que está en las membranas de las células. El virus usa ese anclaje para luego ingresar en la célula. Esta unión fue analizada aminoácido a aminoácido para detectar los sitios importantes dentro de la interacción (proteínas S y ACE2)

¿Es en cualquier célula o solo la que está en los pulmones?

No solamente en los pulmones, lo que pasa es que en los pulmones se expresa bastante. Cada tipo de célula en el cuerpo tiene sus propios receptores. Hay receptores que son más abundantes en cierto tipo de células que en otras. Hay muchos de estos receptores (ACE2) en las células del aparato respiratorio y esto hace que el virus se ancle eficientemente en este tipo de células. Lo que analizamos fue precisamente la región donde se da esta unión entre el virus y la célula humana.  Comparamos y vimos, a nivel de diferentes coronavirus, que hay regiones que soy muy conservadas y regiones que son variables.

¿Qué significa regiones conservadas y regiones variables?

Una proteína está hecha por aminoácidos. Entonces, cuando digo "variables" me refiero a que si usted analiza sitio a sitio va a encontrar lugares donde hay mucha variación, es decir diferentes aminoácidos para un mismo sitio, en cambio habrá otros lugares en donde todos los aminoácidos sean iguales (entre diferentes aislados), esos son sitios conservados. La teoría evolutiva nos dice que si estos sitios conservados cambian, es posible que pase algo malo para el virus. Lo que hicimos fue un análisis de la proteína en tres dimensiones y realizamos cálculos para determinar qué pasaría si mutáramos (virtualmente) uno de estos sitios conservados. La pregunta que nos planteamos fue: si es que mutamos este sitio, qué tan probable es que Spike se una al receptor humano ACE2. Lo que encontramos es que la energía es muy baja, y eso quiere decir que, muy probablemente, si mutamos ese sitio en particular, el virus no pueda unirse a humanos.

¿Y cómo se hace esta mutación?

Los cálculos de la energía de unión se hacen mediante una técnica llamada dinámica molecular, la cual toma en cuenta cada átomo de la interacción, en este caso entre Spike y ACE2, y cambiamos un aminoácido de Spike artificialmente (una mutación virtual). Volvimos a hacer los cálculos y solo con uno de estos cambios la energía se va al suelo. Esto sucede porque Spike cambia de conformación y eso hace que la unión al ACE2 sea muy difícil.

¿Esto es como haberle encontrado un punto débil a este coronavirus?

Sí, de hecho científicos de varias partes del mundo han identificado otros sitios importantes para la unión de SARS-CoV-2 a humanos. Nosotros encontramos varios sitios que no se habían encontrado antes. Entre todos, intentamos detectar estos “puntos débiles” del virus. Una de las estrategias que pueden utilizar esta información es la de emplear fármacos que ya están en el mercado y que sean capaces de unirse a esta proteína Spike dentro del cuerpo, para que no pueda unirse al receptor humano y de esta manera no pueda entrar a la célula. De lo que conozco, hay dos grupos en el mundo que ya han reportado resultados al respecto de la zona que nosotros analizamos. Uno es un grupo del MIT, Instituto Tecnológico de Massachusetts, y otro de un consorcio de investigadores chinos. Estos científicos crearon fragmentos de proteína (péptidos) complementarios a Spike, para que no pueda unirse al receptor humano. Pero hay muchas estrategias diferentes para combatir una enfermedad, y esta es solo una de ellas. Cada estrategia tiene que pasar por un proceso de ensayos, y ver si es inocuo para las personas... es un proceso largo. Hay muchas estrategias en juego y es muy probable que al final tengamos varias estrategias para controlar el virus.

¿Qué es lo más importante de su estudio para aportar a la lucha contra el virus?

Nosotros hemos encontrado nuevos sitios clave para la unión entre el virus y las células humanas. Esto puede dar paso a estrategias de control de esta unión.

¿Por queé es tan difícil y demorado encontrar un tratamiento válido que cure este virus?

No lo veo como algo difícil. Es decir, no es fácil, pero no es mucho más difícil que otro tipo de enfermedades, como el zika, el dengue o el sida, que me parecen más complicados. Hay bastantes estrategias para combatirlo, el problema más grande no es esto, sino el tiempo que se demora la investigación en probar que la estrategia adecuada para controlar el virus no va a generar graves efectos secundarios. Por más urgencia que haya en el mundo, uno no se puede saltar pasos y no se puede hablar de una solución que termine matando más gente que el mismo virus. En condiciones normales, estas investigaciones llevan un promedio de diez años en la industria farmacéutica. Ahora están tratando de hacerlo mucho más rápido, tanto para vacunas como para tratamiento. Hay por lo menos dos ensayos clínicos para vacunas en marcha, y eso es un tiempo récord. Todos estos pasos transcurren por varias fases: en prototipos de células, luego en animales, luego en pocos humanos, luego en muchos humanos y todo eso tiene que ser registrado. Estrategias hay varias ¿cuál de ellas tendrá resultados eficientes y saldrá al mercado? Esa es la incógnita.

¿Las estrategias de investigación, que se hacen al tiempo y en muchas partes,  tienen algún tipo de supervisión para que tengan validez científica?

De hecho hay un protocolo estricto, especialmente en los clinical trials, fases de ensayos clínicos. En el caso de Estados Unidos o la Agencia de Regulación Europea hay todo un protocolo para las etapas. Las farmacéuticas tienen un catálogo de todos los experimentos que van ejecutando y todos los resultados se presentan fase a fase, de acuerdo con las regulaciones. Es muy estricto.

¿Cómo se catalogaría o definiría científicamente este virus?

Este es un virus relativamente común. Pertenece a una familia grande de virus que tiene una peculiaridad: cada cierto tiempo pasa a los humanos. Es decir, un evento de zoonosis, los que significa que el virus pasa de animales a humanos o de humanos a animales. En el 2002 apareció el SARS-1, como lo llamamos ahora, que mató cientos de personas en China, pero no se expandió tanto. Luego en el 2012 aparece el MERS, en Medio Oriente. Y ahora, a finales del 2019 o inicios del 2020 aparece este SARS-CoV-2. En mi opinión, existe un patrón, cada diez años aparece este tipo de virus, pero no se entiende por qué. Fijémonos en el SARS-1, las investigaciones ahora han demostrado que pasó de un animal que se llama civeta (similar a una mangosta) que se consume en China. Parece que estar tan cerca de este tipo de animales puede ayudar al paso de su reservorio natural, es decir los animales, a los humanos. El MERS pasó de dromedarios a los humanos. Este tipo de saltos ocurren porque los virus están mutando constantemente y si "se sacan la lotería" y son efectivos en un nuevo huésped tienden a esparcirse, a veces muy rápido, a veces lentamente, a veces son muy letales, a veces no tanto; es una cuestión de azar y selección natural. Este tipo de cosas van a seguir ocurriendo. Este nuevo coronavirus tuvo la “suerte” de llegar a los humanos, y tuvo las características que vemos ahora mismo y vamos a tener otros que probablemente no vayan a ser tan infecciosas o letales y otras que puedan ser igual o peor que SARS-CoV-2-. Esta es una enfermedad más de las que todo el tiempo podrían generarse.

¿Cuál es la diferencia de este COVID-19 con los anteriores y por qué le ha dado tanto problema a parte de la humanidad?

Esto, para nosotros, es como una lotería. Depende de qué parte mutó el virus y cómo esto incrementa la eficiencia dentro del nuevo huésped. El SARS-1 no se transmitía tan fácil como el SARS-CoV-2. Por eso fue más fácil controlarlo. En el caso del ébola, la tasa de mortalidad es muy alta y eso hace que no se pueda transmitir demasiado, porque mata a su huésped rápidamente. El nuevo coronavirus está en medio de los dos: no mata a tanta gente, pero se transmite rápidamente y esto hace que sea muy eficiente en su dispersión mundial.

¿Una cosa es el virus y otra la enfermedad?

Sí, de hecho tienen dos denominaciones: el COVID-19 es la enfermedad y el SARS-COV-2 es el nombre que se le ha dado al virus que la produce.  Hasta ahora se reportan dos cepas de este virus: la L y la S. Ahora se discute sobre la efectividad de una sola vacuna y si esta va a ser eficiente a largo plazo, no lo sabemos.  Por ahora tenemos más información sobre este virus: conocemos bien su genoma, tenemos las proteínas cristalizadas, y tenemos una idea de su evolución. Hoy por hoy contamos con más de 500 genomas de SARS-CoV-2 aislados de pacientes con COVID-19, más coronavirus asilados de  murciélagos, pangolines, cerdos entre otros. Lo conocemos bastante bien por el lado de la genética, en cuanto a la epidemiología, la respuesta inmunológica que produce y su respuesta a fármacos aún nos quedan muchas dudas, y vamos aprendiendo día a día.

¿Después de esto, cuál es la tarea de su equipo?

Aún estamos sopesando qué sería más importante ahora mismo. Y las dos ideas que estoy barajando son: una, hacer un análisis poblacional, porque sabemos que hay variantes del receptor humano, del ACE2. Es posible que estas variantes también tengan relación con el desarrollo de la enfermedad y podría explicar, al menos en parte, porqué hay pacientes que soportan mejor la enfermedad que otros. Puede ser una explicación, pero es una idea que habría que probar. El segundo enfoque que tengo en mente es el reposicionamiento de fármacos: encontrar medicamentos existentes en el mercado que puedan unirse a la proteína del virus para que no se anclen en receptor humano.