El genoma del ARN del SARS-CoV-2 se pliega en formas únicas que potencialmente pueden ser atacadas por medicamentos. Una región del ARN, llamada elemento de cambio de marco (FSE), contiene una horquilla y otras estructuras que ayudan al virus a traducir sus genes en proteínas.

Los investigadores Matthew Disney, Hafeez Haniff, Yuquan Tong y sus colegas de The Scripps Research Institute, en Estados Unidos, se preguntaron si podrían identificar un fármaco de molécula pequeña que pudiera unirse a la horquilla y evitar que haga su trabajo. También querían ver si podían aumentar la potencia de la droga agregando un componente que atraería una enzima celular que corta el ARN para destruir el genoma del virus.

Comenzaron realizando experimentos de microarrays para identificar pequeñas moléculas que se unen a una región específica de la horquilla SARS-CoV-2 FSE. Una molécula, a la que llamaron compuesto 5 (C5), disminuyó la eficiencia de la horquilla para ayudar al virus a traducir sus genes en aproximadamente un 25% en experimentos de cultivo celular, reduciendo la capacidad del SARS-CoV-2 para producir proteínas esenciales.

Para mejorar la potencia de C5, el equipo adjuntó una molécula (llamada quimera dirigida a ribonucleasas o RIBOTAC) que recluta una enzima humana que degrada el ARN viral. En células cultivadas, RIBOTAC aumentó la potencia de C5 en aproximadamente 10 veces. Aunque se necesita mucho más trabajo para desarrollar el compuesto que contiene RIBOTAC en un fármaco, estos hallazgos sugieren que el genoma del SARS-CoV-2 puede ser dirigido por pequeñas moléculas que interrumpen su función, dicen los investigadores.

octubre 02/2020 (Europa Press). Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

Los coronavirus replican sus grandes genomas en el citoplasma de la célula huésped. Lo hacen transformando las membranas de la célula huésped en peculiares vesículas de doble membrana (DMV). El ARN viral recién hecho necesita ser exportado de estos DMV al citosol para ser empaquetado en formas completas e infecciosas del virus. Hasta la fecha, sin embargo, no se han detectado aperturas al citosol en los compartimentos de replicación de las DMV.

Tratando de comprender cómo se exporta el ARN viral desde los DMV sellados, estos investigadores utilizaron la tomografía electrónica para visualizar la etapa intermedia de la infección de una célula por el coronavirus de la hepatitis del ratón, utilizada en lugar del SARS-CoV-2 debido a las limitaciones de bioseguridad para los estudios de microscopía crioelectrónica ‘in situ’.

Identificaron una estructura en forma de corona específica de un coronavirus (un poro molecular que abarca las dos membranas del DMV) que probablemente desempeñe un papel durante la liberación de ARN del compartimento. En trabajos posteriores, utilizando muestras preestablecidas de células infectadas por el SARS-CoV-2, demostraron que la estructura también está presente en los DMV inducidos por el SARS-CoV-2.

Los autores «suponen» que esta estructura puede ser un complejo genérico con un papel fundamental en el ciclo de replicación de los coronavirus, facilitando la exportación de ARN viral recién sintetizado de los DMV al citosol. «Aunque el modo exacto de funcionamiento de este poro molecular aún está por dilucidar, puede ofrecer un objetivo general de droga específica para coronavirus», concluyen.

agosto 10/2020 (Europa Press) – Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

El SARS-CoV-2 es un virus cuyo genoma está formado por una única cadena de ácido ribonucleico (ARN), una molécula que, al igual que el ácido desoxirribonucleico (ADN), es esencial para la vida de los organismos. Está repleto de instrucciones genéticas para hacer millones de copias de sí mismo y estas instrucciones están codificadas en 30 000 letras de ARN que la célula infectada lee y traduce a las distintas proteínas virales que promueven la replicación viral.

La tecnología CRISPR-Cas es una revolución comparable a la acontecida en los años 70 y 80 con el DNA recombinante y los inicios de la ingeniería genética. Básicamente, ahora podemos ir de manera dirigida a cualquier lugar de un genoma (de ADN o de ARN como es el del SARS-CoV-2) y manipularlo a nuestro antojo, afirma el profesor Miguel Ángel Moreno, experto en esta tecnología. Esta herramienta tiene muchas variantes y en este proyecto el equipo de investigación emplea la proteína Cas13d, que, como explica el investigador de la UPO, es capaz de encaminarse de manera precisa y dirigida al ARN viral, lo que es el cerebro del virus de donde salen todas sus instrucciones, y cortarlo, como si fuera unas tijeras, llevándolo a su eliminación y evitando su propagación.

El investigador de la UPO lidera la primera fase del proyecto, que consiste en la selección de las formulaciones CRISPR-Cas13d más eficientes para el SARS-CoV-2 y otros virus de RNA relacionados con este, empleando embriones de pez cebra como sistema modelo in vivo. Somos pioneros en la optimización de la tecnología CRISPR-Cas13 in vivo, y lo que estamos haciendo es preparar las formulaciones más eficientes con unos modelos artificiales, usando determinados RNAs del SARS-CoV-2 y otros virus similares pero de forma independiente, que no generan ningún peligro ni necesitan un laboratorio de alta seguridad. Estas formulaciones se probarán después en modelos reales, explica Miguel Ángel Moreno.

Tras evaluar su funcionalidad y su no toxicidad, estos reactivos se testarán en el Centro Nacional de Biotecnología. Las formulaciones más eficientes serán entonces probadas en modelos celulares de infección in vitro donde se podrá analizar la capacidad de eliminación por parte de dichas formulaciones de virus similares al SARS-CoV-2 pero menos peligrosos. De este modo, se optimizarán las condiciones de eliminación antiviral con las formulaciones más eficientes previamente probadas. Finalmente, en un laboratorio con la bioseguridad adecuada, se probarán en modelos de infección de SARS-CoV-2 in vitro e in vivo usando todas las optimizaciones anteriores.

Podríamos tener una terapia muy flexible y podría, por ejemplo, ser adaptada fácilmente a distintas versiones mutantes del SARS-CoV-2 y otros virus de RNA de forma relativamente sencilla, aunque debemos tener cautela porque estamos empezando. Como se suele decir, la paciencia es la madre de la ciencia, señala Moreno.

Equipo multidisciplinario

El proyecto agrupa a investigadores de perfiles diversos pero complementarios: Miguel Ángel Moreno Mateos (UPO-CABD), biólogo del desarrollo y experto en la optimización de sistemas CRISPR-Cas in vivo; Dolores Rodríguez (CNB-CSIC), viróloga experta en el manejo y caracterización de diferentes tipos de virus; y Almudena Fernández (CIBER-ISCII) y Lluís Montoliu (CNB-CSIC), genetistas, expertos en el uso de las herramientas CRISPR de edición genética para la generación de modelos animales de enfermedades raras.

Contar con un equipo multidisciplinario para este proyecto ha sido crítico. La ciencia sin una colaboración fluida no va a ningún sitio, afirma Miguel Ángel Moreno Mateos. Actualmente las colaboraciones y el equipo continúan creciendo y también se han incorporado recientemente Manuel Collado y Pablo del Pino, desde Instituto de Investigaciones Sanitarias de Santiago (IDIS) y la Universidad de Santiago de Compostela, respectivamente.

El estudio está financiado por el CSIC a través de la Plataforma de Salud Global, que engloba más de 200 grupos de investigación de diferentes especialidades, desde biotecnología y nanotecnología hasta demografía e inteligencia artificial, para abordar los retos que plantea la epidemia del coronavirus SARS-CoV-2 con el objetivo de plantear soluciones a corto, medio y sobre todo largo plazo.

junio 23/2020 (Dicyt)

Un equipo europeo liderado por la Universidad de Oxford, en el que colaboran investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid, ha descubierto que la infección del virus modelo sindbis (SINV) provoca una reconfiguración global de las proteínas que se unen al ARN en la célula.

Este trabajo, que se ha basado en una novedosa técnica, llamada RNA interactome capture, detalla que el virus activa y desactiva más de doscientas proteínas implicadas en el metabolismo del ARN celular y las redirige para facilitar la replicación viral. Los resultados se han publicado en la revista Molecular Cell, Como parte del trabajo, los investigadores observaron que las proteínas activadas por el virus cambian su localización en la célula y se reclutan a los compartimentos celulares donde el virus replica.

Según explica Manuel García Moreno, primer firmante del trabajo, “el virus produce cantidades ingentes de ARN como consecuencia de su replicación, y su acumulación hace el efecto de una tela de araña, atrapando las proteínas que el virus necesita en los sitios donde el virus replica“.

Los hallazgos podrán emplearse en el diseño de nuevos agentes antivirales que inhiban las proteínas celulares que necesita el virus Efecto de ‘tela de araña’. “Este efecto de ‘tela de araña’ se complementa con la degradación del ARN celular para eliminar competidores en la captura de estas proteínas, añade García Moreno.

Los autores muestran la importancia de los cambios en la abundancia de las moléculas de ARN celular y viral mediante la eliminación genética de la proteína encargada de destruir el ARN, XRN1.

Por su parte, Alfredo Castelló, director del trabajo, explica que  “cuando se elimina XRN1 el virus no puede replicar; es como si le quitásemos al virus la llave para abrir la célula y tomar sus recursos”.

“Estos resultados podrán emplearse para el diseño de nuevos agentes antivirales que inhiban las proteínas celulares que necesita el virus. Además –agrega Castelló–, es probable que alguna de estas proteínas sea necesaria para otros virus, lo que abriría la posibilidad de elaborar antivirus de amplio espectro”.
marzo 12/ 2019 (UAM)