Medicamento experimental bloquea la entrada del SARS-CoV-2 a las células pulmonares

El virus tiene en su superficie una proteína Spike que puede unirse a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), una proteína en la superficie de las células que recubren los pulmones humanos. Una vez adherido, la proteína Spike acerca el virus a una célula, lo que le permite fusionarse y entrar, y luego secuestrar la maquinaria de la célula para hacer copias de sí mismo. Por esta razón, los biólogos moleculares han buscado diseñar formas de ACE2 que, en lugar de estar adheridas a la superficie celular, floten libremente. Esperan que la ACE2 flotante pueda servir como un señuelo que compita con la contraparte unida a la membrana por la proteína Spike viral, bloqueando así la entrada del virus.

En un nuevo esfuerzo de investigación, los investigadores realizaron cambios clave en una molécula de ACE2 libre y luego fusionaron una parte de ella con una parte de un anticuerpo, una proteína del sistema inmunológico, con el objetivo de fortalecer su efecto antiviral. El equipo llama a su molécula un “microcuerpo ACE-2”. Para construir el microcuerpo, el equipo utilizó una técnica estándar en biología molecular, que crea una “proteína de fusión” mediante la construcción de una molécula de ADN en la que se enlazan dos genes, cada uno con instrucciones para una proteína diferente. Luego, los genes enlazados se introducen en una célula de mamífero, que produce la proteína híbrida a partir de las instrucciones híbridas.

Para el trabajo actual, los investigadores comenzaron con el ectodominio de ACE2, la parte de la proteína que sobresale de la superficie de una célula y se adhiere a la proteína Spike viral. Cambiaron el código genético del ectodominio para intercambiar un bloque de construcción de aminoácidos, reemplazando una histidina en la posición 345, en la estructura de la proteína, con una alanina. La modificación evitó que ACE-2 interactuara con la angiotensina, una hormona que regula la presión arterial, su función natural y una posible fuente de efectos secundarios. Para la segunda pieza de su compuesto de fusión, los investigadores utilizaron un dominio Fc, la parte de la estructura de un anticuerpo que activa otras partes del sistema inmunológico cuando el anticuerpo encuentra un microbio invasor. Sin embargo, el equipo acortó intencionalmente el dominio para evitar efectos inmunes fuera del objetivo.

Los investigadores querían el dominio Fc en el microcuerpo porque tales proteínas forman fuertes enlaces disulfuro cuando se encuentran entre sí. La unión de dos proteínas de fusión a través de sus dominios Fc crea un dímero, una estructura estable que se adhiere con más fuerza al virus porque ahora tiene dos ectodominios ACE2 para adherirse a las proteínas Spike virales, según los investigadores. Para determinar la fuerza con la que su fármaco experimental podría interactuar con el virus COVID-19, el equipo de investigación utilizó un virus “pseudotipificado”, una herramienta vital utilizada en décadas de investigación del VIH. Para lograrlo, los investigadores comenzaron con los virus del VIH, pero eliminaron la parte que causa la enfermedad de su material genético para que sea seguro trabajar con ellos. A estas partículas virales manipuladas, el equipo agregó la proteína Spike del SARS-CoV-2, así como un gen que codifica la proteína luciferasa de la luciérnaga.

Al igual que el coronavirus actual, el virus pseudotipificado podía infectar células utilizando la proteína Spike del SARS-CoV-2 para adherirse a ACE-2. Con el gen de la luciérnaga incluido, las células infectadas por el virus de prueba brillaron y brillaron más a medida que se infectaban más partículas virales. Mezclando el microcuerpo ACE-2 con el virus pseudotipificado, infectando células y luego midiendo el brillo, los investigadores pudieron saber la efectividad de su nueva molécula para bloquear la entrada viral. Los investigadores advirtieron que cualquier señal de eficacia del fármaco experimental tendría que confirmarse en estudios con animales y luego en ensayos en humanos si procede.

“En nuestras pruebas, el microcuerpo ACE-2 fue aproximadamente diez veces más eficaz para bloquear la entrada de virus que las formas no modificadas de ACE2, estudiadas anteriormente”, dijo el autor correspondiente del estudio, Nathaniel Landau, PhD, profesor en el Departamento de Microbiología de NYU Langone Health. “Llamamos a nuestro compuesto un microcuerpo porque, al usar solo las partes clave de cada proteína, la molécula del fármaco es más pequeña y potencialmente más fácil de fabricar que las versiones compuestas por proteínas completas”.

“Una ventaja del fármaco del estudio es que, al competir por la proteína Spike con el receptor unido a la membrana de ACE2, la infección se bloquea antes de que pueda comenzar”, dijo el primer autor del estudio, Takuya Tada, PhD, investigador postdoctoral en el laboratorio de Landau. “Los coronavirus evolucionan rápidamente en torno a tratamientos, como los anticuerpos terapéuticos, que se dirigen a una característica estructural del virus, pero tendrán más dificultades para cambiar todo el primer paso mediante el cual ingresan a las células”.

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Facultad de Medicina Grossman de la NYU