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Científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh, en Estados Unidos, han desarrollado un método inusualmente rápido y eficiente para descubrir pequeños fragmentos de anticuerpos con un gran potencial para el desarrollo de terapias contra enfermedades mortales, posiblemente aplicable también contra la COVID-19.
La técnica, publicada en la revista Cell Systems, es el mismo proceso que utilizó el equipo de Pittsburgh para extraer pequeños fragmentos de anticuerpos del SARS-CoV-2 en llamas, que podrían convertirse en un tratamiento de la COVID-19 inhalable para humanos. Este enfoque tiene el potencial de identificar rápidamente múltiples nano cuerpos potentes que se dirigen a diferentes partes de un patógeno, variantes que frustran.
«La mayoría de las vacunas y tratamientos contra el SARS-CoV-2 se dirigen a la proteína de pico, pero si esa parte del virus muta, que sabemos que es, esas vacunas y tratamientos pueden ser menos efectivos, señala el autor principal Yi Shi, profesor asistente de biología celular en Pitt. Nuestro enfoque es una forma eficiente de desarrollar cócteles terapéuticos que consisten en múltiples nano cuerpos que pueden lanzar un ataque de múltiples frentes para neutralizar el patógeno».
Shi y su equipo están especializados en encontrar nano cuerpos, que son fragmentos pequeños y altamente específicos de anticuerpos producidos por llamas y otros camélidos. Son particularmente atractivos para el desarrollo en terapias porque son fáciles de producir y bioingeniería. Además, presentan una alta estabilidad y solubilidad, y se pueden aerosolizar e inhalar, en lugar de administrarse mediante infusión intravenosa, como los anticuerpos tradicionales.
Al inmunizar una llama con una parte de un patógeno, el sistema inmunológico del animal produce una plétora de nano cuerpos maduros en aproximadamente dos meses. Entonces se trata de descubrir qué nano cuerpos son los mejores para neutralizar el patógeno y los más prometedores para el desarrollo de terapias para humanos. Ahí es donde entra en juego la «estrategia de proteómica de alto rendimiento» de Shi.
«Con esta nueva técnica, en cuestión de días, normalmente podemos identificar decenas de miles de nano cuerpos distintos y muy potentes del suero de llama inmunizado y examinarlos en busca de ciertas características, como dónde se unen al patógeno, añade Shi. Antes de este enfoque, ha sido extremadamente difícil identificar nano cuerpos de alta afinidad».
Después de extraer una muestra de sangre de llama rica en nano cuerpos maduros, los investigadores aíslan esos nano cuerpos que se unen específicamente al objetivo de interés del patógeno. Los nano cuerpos se descomponen para liberar pequeños péptidos de «huellas dactilares» que son únicos para cada nano cuerpo.
Estos péptidos de huellas dactilares se colocan en un espectrómetro de masas, que es una máquina que mide su masa. Al conocer su masa, los científicos pueden averiguar su secuencia de aminoácidos, los bloques de construcción de proteínas que determinan la estructura del nano cuerpo. Luego, a partir de los aminoácidos, los investigadores pueden trabajar hacia atrás hasta el ADN, las instrucciones para construir más nano cuerpos.
Simultáneamente, la secuencia de aminoácidos se carga en una computadora equipada con software de inteligencia artificial. Al examinar rápidamente montañas de datos, el programa «aprende» qué nano cuerpos se unen más estrechamente al patógeno y en qué parte del patógeno se unen.
En el caso de la mayoría de las terapias COVID-19 actualmente disponibles, esta es la proteína del pico, pero recientemente ha quedado claro que algunos sitios del pico son propensos a mutaciones que cambian su forma y permiten el «escape» de los anticuerpos. El enfoque de Shi puede seleccionar sitios de unión en el pico que sean evolutivamente estables y, por lo tanto, es menos probable que permitan que se escapen nuevas variantes.
Finalmente, las instrucciones para construir los nano cuerpos más potentes y diversos se pueden introducir en tanques de células bacterianas, que actúan como mini fábricas, produciendo órdenes de magnitud más nano cuerpos en comparación con las células humanas necesarias para producir anticuerpos tradicionales. Las células bacterianas se duplican en 10 minutos, duplicando efectivamente los nano cuerpos con ellas, mientras que las células humanas tardan 24 horas en hacer lo mismo. «Esto reduce drásticamente el costo de producir estas terapias», señala Shi.
Shi y su equipo creen que su tecnología podría ser beneficiosa para algo más que el desarrollo de terapias contra la COVID-19, o incluso la próxima pandemia.
«Los posibles usos de nano cuerpos muy potentes y específicos que se pueden identificar de forma rápida y económica son tremendos, resalta Shi. Estamos explorando su uso en el tratamiento del cáncer y las enfermedades neurodegenerativas. Nuestra técnica podría incluso utilizarse en la medicina personalizada, desarrollando tratamientos específicos para superbacterias mutadas para las que todos los demás antibióticos han fallado».
febrero 26/2021 (Europa Press) – Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.
Referencia:
Xiang X., Nambulli S., Xiao Z., Liu H., Sang Z., Duprex W.P., Schneidman-Duhovny D., Zhang Ch., Shi Y. Versatile and multivalent nanobodies efficiently neutralize SARS-CoV-2. Science 18 Dec 2020:Vol. 370, Issue 6523, pp. 1479-1484 DOI: 10.1126/science.abe4747
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