Un equipo de investigación del CSIC ha demostrado que las células vivas, específicamente las células epiteliales de mama humanas, exhiben resonancias mecánicas, un fenómeno previamente considerado poco plausible debido a la extraordinaria viscosidad y complejidad de las células en medios fisiológicos, esto podría servir para detectar enfermedades como el cáncer.

Los resultados de este estudio pionero, obtenidos por los investigadores del grupo de Bionanomecánica del Instituto de Micro y Nanotecnología, han sido publicados en la revista PRX Life.

El estudio se basa en el trabajo de Eugene Ackerman en la década de 1950, quien propuso por primera vez la idea de las resonancias mecánicas en las células vivas. Sin embargo, sus hallazgos fueron en gran medida pasados por alto debido a la falta de evidencia experimental sólida. Esta nueva investigación valida las predicciones de Ackerman, proporcionando sustanciales evidencias experimentales de la existencia de estas resonancias. Los investigadores han analizado mediante técnicas ópticas las fluctuaciones comúnmente llamadas ruido de un micro-trampolín fabricado con tecnología de silicio, sobre el cual se había adherido una célula humana. ‘El análisis del ruido del micro-trampolín, equivalente a desplazamientos erráticos del orden de 10-12 metros (la décima parte del tamaño de un átomo) reveló que la célula era capaz de vibrar de manera específica a frecuencias que podían variar entre 20 y 200 kHz’, explica el investigador Javier Tamayo, que ha dirigido el estudio. ‘Este fenómeno se ha observado en células epiteliales de mama humanas y células procedentes de cáncer de mama’, añade. Así, el investigador explica que este hallazgo ‘tiene implicaciones de gran alcance para la comprensión del papel que juegan estas vibraciones en las células humanas y cómo se modifican por el cáncer’. ‘El método tiene potencial para la identificación de células, pero se necesitan mejoras en la precisión del método que se están abordando actualmente’, apunta. ‘Estos avances podrían conducir a nuevos enfoques para la espectrometría de vibración de células vivas y potencialmente revivir la idea de destruir células cancerosas mediante ondas ultrasónicas enfocadas’, augura el investigador. La investigación emergente está comenzando a revelar el efecto de las vibraciones mecánicas en el rango de baja frecuencia, 1-100 Hz, en el comportamiento celular. Los mecanismos precisos a través de los cuales estas vibraciones ejercen sus efectos aún se están explorando, pero los hallazgos hasta la fecha sugieren una interacción compleja entre las fuerzas mecánicas y la biología celular.

‘Nuestros hallazgos abren nuevas vías para futuras investigaciones sobre el impacto de las resonancias mecánicas en la supervivencia, proliferación y migración celular, que son aspectos críticos de la biología celular y la enfermedad del cáncer’, concluye Tamayo.

Enero 17 /2024(Europa Press) – Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A

Las células de la tráquea de adultos sanos han servido para crear un diminuto robot biológico, bautizados como ‘anthrobots’, que en una placa de laboratorio pueden moverse y estimular el crecimiento de neuronas en cultivo que están dañadas.

La creación de estos robots, que varían en tamaño desde el ancho de un cabello hasta la punta de un lápiz afilado y fueron hechos para autoensamblarse, es el resultado de una investigación de las universidades de Tufts y Harvard (EE.UU.) que dan los detalles en un estudio que publica Advances in Science.

El descubrimiento es un punto de partida para la visión de los investigadores de utilizar biobots derivados de pacientes como nuevas herramientas terapéuticas para la regeneración, la curación y el tratamiento de enfermedades, destacó la Universidad de Tufts.

Esta investigación sucede a otra publicada en 2020, en la que un equipo logró construir milimétricos robots ensamblados a partir de células embrionarias de ranas, llamados ‘xenobots’ y capaces de recolectar material, registrar información, curarse a sí mismos e incluso replicarse durante algunos ciclos por sí solos.

Los investigadores no sabían si esas capacidades dependían de que derivaran de un embrión de anfibio o si los biobots podrían construirse a partir de células de otras especies. Ahora, el equipo ha descubierto que este tipo de robots biológicos pueden crearse a partir de células adultas humanas sin ninguna modificación genética y que muestran capacidades más allá de lo observado con los ‘xenobots’.

Para su estudio, emplearon células humanas de la tráquea a las que dieron la oportunidad de reiniciarse y encontrar formas de crear nuevas estructuras y tareas. De hecho, crearon nuevas formas multicelulares y podían moverse de diferentes maneras sobre una superficie de neuronas humanas cultivadas en una placa de laboratorio, así como estimular un nuevo crecimiento para llenar los huecos causados al raspar la capa de células.

Los ‘anthrobots’ fomentan el crecimiento de las neuronas, pues estas crecían bajo la zona cubierta por un conjunto agrupado de estos robots biológicos, al que llamaron ‘superbot’, y no lo hicieron en las zonas donde no estaban. Al menos en el simplificado mundo 2D de la placa de laboratorio, los conjuntos de ‘anthrobots’ fomentaron la cicatrización eficaz del tejido neuronal vivo, agrega la universidad en un comunicado.

Aunque los investigadores aún no saben exactamente cómo lo logran, ahora están analizando cómo funciona ese mecanismo de curación y se preguntán qué más pueden hacer estas construcciones, señaló Michael Levin, firmante del artículo y de la Universidad de Tufts. Para Levin es ‘fascinante y completamente inesperado que las células traqueales de pacientes normales, sin modificar su ADN, puedan moverse por sí solas y estimular el crecimiento neuronal a través de una región dañada’. Una ventaja de utilizar células humanas incluye la capacidad de construir robots a partir de las propias del paciente para realizar trabajos terapéuticos sin el riesgo de desencadenar una respuesta inmune o requerir inmunosupresores.

Estos robots biológicos solo duran de 45 a 60 días antes de descomponerse de forma natural, por lo que el cuerpo puede reabsorberlos fácilmente una vez acabado su trabajo. Fuera del cuerpo solo pueden sobrevivir en condiciones de laboratorio muy específicas, por lo que no hay riesgo de exposición o propagación involuntaria fuera de esas instalaciones. Además, no se reproducen y no tienen ediciones, adiciones o eliminaciones genéticas, por lo que no hay riesgo de que evolucionen más allá de las salvaguardas existentes, asegura la universidad.

Para crear uno de estos ‘anthrobots’ se comienza con una célula derivada de un donante adulto procedente de la superficie de la tráquea. Estás células están cubiertas por proyecciones parecidas a pelos llamadas cilios que se mueven hacia adelante y hacia atrás. Los investigadores desarrollaron condiciones de crecimiento que animaban a los cilios a mirar hacia fuera en los organoides y a los pocos días empezaron a moverse, impulsados por los cilios que actuaban como remos. Los ‘anthrobots’ se autoensamblan en la placa de laboratorio y, a diferencia de los ‘xenobots’, no necesitan pinzas ni bisturís para darles forma, explicó Gizem Gumuskaya, también firmante de la investigación.

El equipo considera que un mayor desarrollo de los robots podría dar lugar a otras aplicaciones, como la eliminación de la placa acumulada en las arterias de pacientes con aterosclerosis, la reparación de daños en la médula espinal o los nervios de la retina, el reconocimiento de bacterias o células cancerosas, o el suministro de fármacos a tejidos específicos.

Ver más información:  Gumuskaya G, Srivastava P, Cooper BG, Lesser H, Semegran B, Garnier S.  Motile Living Biobots Self-Construct from Adult Human Somatic Progenitor Seed Cells. Adv Sci [Internet]. 2023[citado 2 dic 2023]; 2303575. https://doi.org/10.1002/advs.202303575

4 diciembre 2023 |Fuente: EFE| Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

Es una línea de investigación en la aún lejana posibilidad de generar órganos humanos en otros animales para trasplantes.

Un equipo de científicos desarrolló, por primera vez, embriones de cerdo cuyos riñones contenían un-50–60 % de células humanas y que, tras 28 días de gestación en ese animal, mostraban una estructura normal para su fase de desarrollo.

Los llamados embriones quimera contienen células de dos especies, en este caso de humano y cerdo, y es una línea de investigación en la aún lejana posibilidad de generar órganos humanos en otros animales para trasplantes.

Investigadores chinos publican estos resultados en la revista Cell Stem Cell, la cual señala que es la primera vez que se logra cultivar un “órgano sólido humanizado” en otra especie, aunque sí se han usado métodos similares para generar tejidos humanos como sangre o músculo esquelético en cerdos.

El equipo, encabezado por los Institutos de Biomedicina y Salud de Guangzhou (China), creó con éxito esos embriones quiméricos y los transfirió a cerdas, donde los riñones humanizados en desarrollo presentaban una estructura y una formación de túbulos normales al cabo de 28 días.

Los embriones quimera contienen células de dos especies, en este caso de humano y cerdo

Los investigadores se centraron en los riñones porque son uno de los primeros órganos en desarrollarse y también son los más trasplantados en medicina humana.

Hasta ahora se habían producido órganos de rata en ratones y viceversa, pero los intentos de cultivar órganos humanos en cerdos no habían tenido éxito.

El equipo chino probó un enfoque que mejora la integración de las células humanas, explicó a la revista Liangxue La, coordinador del estudio.

El primer paso fue crear un “nicho” dentro del embrión porcino para que las células humanas no tuvieran que competir con las de cerdo.

Para ello, usaron la herramienta de edición genética CRISPR, con la que diseñaron un embrión unicelular porcino al que le faltaban dos genes necesarios para el desarrollo renal.

Después, diseñaron células madre pluripotentes humanas (que tienen el potencial de convertirse en cualquier tipo de célula) para hacerlas más susceptibles a la integración.

Antes de implantar los embriones en desarrollo a las cerdas, los investigadores cultivaron las quimeras en condiciones optimizadas para proporcionar nutrientes y señales únicas tanto a las células humanas como a las porcinas, ya que suelen tener necesidades dispares.

Los investigadores transfirieron 1 820 embriones a 13 animales y al cabo de un periodo de entre 25 o 28 días, interrumpieron la gestación y extrajeron los embriones para evaluar si las quimeras habían logrado producir riñones humanizados.

Se analizaron cinco embriones quiméricos (dos de 25 días de implantación y tres de 28 días) en los que los riñones humanizados eran “estructuralmente normales para su fase de desarrollo y estaban compuestos por un 50-60 % de células humanas”, agrega la nota.

“Si se crea un nicho en el embrión porcino, las células humanas van a parar de forma natural a esos espacios»

Los riñones estaban en la etapa de mesonefros (la segunda etapa del desarrollo renal); habían formado túbulos y brotes de células que eventualmente se convertirían en uréteres que conectarían el riñón con la vejiga.

El equipo investigó además si había células humanas en otros tejidos de los embriones, lo que podría tener implicaciones éticas, sobre todo si se encontraban abundantes células humanas en tejidos neurales o de la línea germinal y los cerdos llegaran a término.

Sin embargo, las células humanas se localizaban, sobre todo, en los riñones, mientras que el resto del embrión estaba compuesto por células porcinas.

“Si se crea un nicho en el embrión porcino, las células humanas van a parar de forma natural a esos espacios», explicó el autor principal, Zhen Dai, del Instituto de Biomedicina y Salud de Guangzhou.

El investigador aseguró que vieron “muy pocas” células neuronales humanas en el cerebro y la médula espinal y “ninguna” en la cresta genital, lo que indica que “las células madre pluripotentes humanas no se diferenciaron en células germinales”.

Este trabajo aporta “avances importantes en una de las vías que más interés ha suscitado a lo largo de los últimos años” para desarrollar un modelo de producción de órganos aptos para trasplante mediante el uso de cerdos como animal vehicular, en opinión del nefrólogo español Rafael Matesanz, ajeno al estudio.

El creador de la Organización Nacional de Trasplantes, citado por Science Media Centre (una plataforma que ofrece fuentes científicas a los periodistas), recordó las investigaciones pioneras del científico español Juan Carlos Izpisúa, que demostró la posibilidad de hibridación entre dos especies.

El equipo de investigadores chinos quiere ahora permitir que los riñones humanizados se desarrollen durante más tiempo y trabajan para generar otros órganos humanos en cerdos, como el corazón y el páncreas.

Aunque el objetivo a largo plazo es optimizar esta tecnología para el trasplante de órganos humanos, el equipo reconoce que el trabajo será complejo y podría llevar muchos años.

Cultivar un órgano humanizado plenamente funcional en un cerdo requeriría algunos pasos adicionales porque los órganos se componen de múltiples tipos de células y tejidos.

En este estudio, los investigadores crearon un nicho solo para un subconjunto de células, lo que significa que los riñones tenían células vasculares derivadas de cerdos, y esto podría provocar el rechazo del órgano si se utilizaran en un escenario de trasplante, por lo que aún hace falta mucha investigación.

Por el momento, esta tecnología, según el también firmante Miguel Esteban del Instituto de Biomedicina y Salud de Guangzhou, “proporciona una ventana para estudiar el desarrollo humano» y las enfermedades del desarrollo.

Referencia

Wang J,  Xie W, Li N,  Li W, Zhishuai Zhang Z, et al. Generation of a humanized mesonephros in pigs from induced pluripotent stem cells via embryo complementation. Cell Stem Cell 30, 1235–1245 September 7, 2023. https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.08.003

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(23)00286-2

07/09/2023

Fuente: (huffpost). Salud Ciencias   ​PRISA MEDIA, S.A.U. Todos los derechos reservados.

El Biobanco del CNIO alberga más de 43.000 muestras humanas, sin las que sería imposible diseñar tratamientos cada vez más personalizados o mejorar el diagnóstico precoz.

Con mucho cuidado, entre el humo del nitrógeno líquido, Eva Ortega saca un pequeño contenedor de un arcón congelador. El recipiente contiene células humanas, linfocitos criopreservados con mimo para que su vida quede suspendida, a la espera de que alguien las necesite. «Ahora mismo es como si estuvieran dormido», explica la investigadora. «Protegidos e inmortalizados para garantizar que cuando se descongelen sean viables para hacer cultivos en el laboratorio».

El Biobanco del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), en Madrid, alberga más de 43.000 muestras humanas que, como esas células, son fundamentales para la investigación. En las instalaciones del centro se almacenan tejidos y sustancias como tumores, uñas, sangre, orina, heces o saliva que ya están siendo fundamentales para el avance de la medicina. Aunque no lo parezca, son un verdadero tesoro biológico para la ciencia.

«Sin la información que proporcionan estas muestras sería imposible diseñar tratamientos que cada vez son más personalizados o mejorar el diagnóstico precoz de enfermedades como el cáncer», señala Ortega, directora científica del organismo, que fue pionero en la creación de una red de tumores en España.

«En investigación básica y preclínica, las muestras humanas son imprescindibles para el desarrollo de infinidad de aplicaciones. Desde biomarcadores o indicadores de pronóstico a dianas terapéuticas», continúa la investigadora. Mientras habla, muestra otro arcón congelador que alberga xenoinjertos derivados de pacientes; biopsias de tumores humanos que se implantan en ratones u otros animales para su desarrollo y posterior estudio. «Hay más de 200 modelos de todo tipo de cánceres: páncreas, colon, pulmón, ovario… Y todos ellos están en régimen de biobanco», lo que significa que están disponibles para los investigadores que las necesiten. «Los biobancos son para los tejidos lo que las bibliotecas son para los libros», subraya Ortega, a quien le gustaría que, en lugar de biobancos, estos centros se denominasen biotecas.

Custodia, ética y legalidad

La custodia de sus recursos es fundamental. Para que las muestras puedan ser útiles para la investigación, es clave «mantener altísimos niveles de calidad» tanto en la extracción y procesamiento de esos tejidos como en su posterior almacenamiento, subraya Ortega. Por eso, el xenoinjerto que acaban de sacar de un congelador en el que estaba a -80 grados va directamente a un recipiente con nieve carbónica. «No queremos que en ningún momento haya una fractura en la cadena del frío, porque, si esto sucediera, puede variar la calidad de la muestra. Si se alteran las variables preanalíticas estás cambiando la muestra antes de analizarla», explica Ortega. Y eso supone que ya no sea útil para la investigación.

«En un biobanco no se puede improvisar». Todo está estrictamente protocolarizado y estandarizado para garantizar la calidad y la seguridad de los procesos. «No hay cabida para la espontaneidad ni el azar. Seguimos procedimientos normalizados y también utilizamos una semántica común a nivel internacional».

Además de directora científica del Biobanco del CNIO, Ortega también coordina el área de biobancos de la plataforma nacional de Biobancos y Biomodelos del Instituto de Salud Carlos III y es la coordinadora científica del Nodo Nacional que representa a España en el Consorcio Europeo de Biobancos (BBMRI-ERIC), que aglutina a más de 700 biobancos.

Debido a esta interconexión, científicos de otros países y también de otros puntos del país pueden tener acceso a las muestras almacenadas en el biobanco -y también al contrario-, «siempre que cumplan los requisitos científicos y éticos exigibles por la legislación».

«El respeto a las disposiciones legales y éticas que protegen los derechos de los donantes» es, junto a la calidad de las muestras y los datos que se manejan, otro de los pilares del biobanco, subraya la científica.

Por ejemplo, se garantiza que los datos personales de quien ha donado tejido sean confidenciales, de forma que las muestras y los datos clínicos siempre se ceden de forma anónima. Del mismo modo, también se certifica que todas las muestras se usen únicamente en proyectos de investigación que hayan sido previamente aprobados por un comité científico y un comité de ética, y solo se admiten donaciones si la persona ha firmado previamente un consentimiento informado.

Los aspectos éticos son fundamentales, porque en el pasado se cometieron abusos que no se pueden repetir, señala la investigadora. «Uno de los casos más flagrantes de mal uso de muestras a nivel ético fue el caso de la línea celular HeLa», remarca.

HeLa es el acrónimo de Henrietta Lacks, una mujer afroamericana de 31 años que, en 1951, murió de cáncer de cuello de útero. Sin su consentimiento, los médicos que la atendieron en Baltimore (EEUU) tomaron una biopsia de su tumor y la compartieron con George Otto Gey, un investigador del cáncer que, enseguida y para su asombro, comprobó la enorme capacidad que tenían aquellas células para replicarse en cultivos de laboratorio. Desde entonces, estas células se han utilizado en más de 70.000 estudios y han sido claves para muchísimos avances, como los que condujeron a la vacuna de la polio. Pero también son un paradigma de mala praxis. Tras años de silencio, recientemente, la empresa ThermoFisher, que comercializó las células de Lacks sin permiso, ha accedido a compensar económicamente a sus descendientes. «Los principios éticos basados en el consentimiento de los pacientes son fundamentales y deben respetarse siempre», incide Ortega.

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La información que puede extraerse de las muestras es cada vez más extensa y variada, señala la investigadora. Por tanto, se intentan optimizar al máximo las posibilidades de conservación. Para que no se pierda nada.»Cuando existe la opción, intentamos preservar el tejido de diferentes formas», apunta María Jesús Artiga, responsable del área operativa del biobanco del CNIO. Así, por ejemplo, cuando llega un tumor al centro se intenta congelar una parte y conservar fijado en parafina el resto. «La fijación se hace inmediatamente después de que el patólogo haya hecho la valoración de qué tipo de tejido es y cuál es el diagnóstico. Esta fijación permite preservarlo, pero también se pierden propiedades y no permite el análisis de algunos aspectos, como el ARN, porque en el proceso se degrada. Sin embargo, si mantienes parte de la muestra congelada, puedes obtener esos datos que faltan. Es una manera de complementar la información que puedes obtener buscando distintos formatos de preservación», aclara Artiga.

«La información que puede extraerse de las muestras es infinita», añade Ortega, al abrir una de las salas del biobanco. «Aunque la muestra se agote, la información que se genera ya ha quedado para la comunidad científica y, en el futuro, seguirá proporcionando datos útiles para generar conocimiento», subraya.

Renacer

Una de las particularidades de este biobanco es que alberga las muestras de la Red Nacional de Metástasis Cerebral (Renacer), la primera colección de muestras vivas humanas de metástasis cerebral en todo el mundo. «Decimos que es una cohorte viva porque mantenemos la muestra como si siguiera viviendo, en unas condiciones y a una temperatura reguladas», señala la investigadora.

Renacer, creada en 2021 por el Grupo de Metástasis Cerebral y el Biobanco del CNIO, pretende crear una colección de muestras humanas para impulsar la investigación de las metástasis cerebrales, un área todavía muy desconocida.

«La metástasis cerebral aparece en hasta el 30% de los tumores primarios, principalmente en el caso de los de pulmón, mama y melanoma, sin que todavía sepamos muy bien las causas», explica Ortega. «No se conocen los mecanismos que explican por qué, en algunos casos, las células tumorales son capaces de atravesar la barrera hematoencefálica y encontrar un nicho en el cerebro. Es algo que todavía no se ha descifrado».

El objetivo del grupo es contribuir a averiguarlo. Y para ello cuentan ya con más de 150 donaciones de tejidos cerebrales y la colaboración de 20 hospitales que pronto prevén ampliar a más centros. «La red ya ha permitido poner en marcha ensayos clínicos relacionados con la eficacia de la radioterapia frente a la metástasis en el cerebro y es un modelo por el que se han interesado distintos grupos de investigación», añade.

Muestras de personas sanas

El Biobanco también alberga una colección de muestras aportada por la Asociación Española de Tripulantes de Cabina de Pasajeros. Periódicamente, esta cohorte aporta muestras de sangre, suero, saliva, orina, heces y uñas que, entre otras cuestiones, se está utilizando para estudiar los efectos del jet lag en las células del sistema inmunitario. Según explican Ortega y Artiga, el trabajo explorará si en la sangre se pueden detectar marcadores de células inmunitarias que puedan ser útiles para identificar alteraciones en el ritmo circadiano que predispongan a desarrollar enfermedades inflamatorias, como el cáncer. «El objetivo es estudiar si estas personas, que realizan a menudo vuelos de largo recorrido, en los que salen por la mañana de un país y llegan al destino cuando es de nuevo por la mañana, pueden ser más vulnerables y tener mayor incidencia de cáncer», aclara Ortega. La investigación tendrá una duración de cuatro años.

Además, esas muestras también pueden ser útiles para otro tipo de análisis. «Por ejemplo, con las muestras de saliva se pueden hacer estudios sobre microbioma o para medir los niveles de cortisol, una hormona relacionada con el estrés», señala Artiga.

Las donaciones de personas a priori sanas, sin problemas de salud declarados, como la de esa cohorte, son muy apreciadas, porque escasean. «Las personas que están sufriendo una enfermedad están muy comprometidas con la investigación y quieren colaborar en todo lo posible con los avances científicos. Pero para los estudios también son fundamentales las donaciones de personas sanas», señala Ortega, quien anima a todas las personas interesadas en donar a ponerse en contacto con el centro. De cualquier manera, la investigadora explica que existen limitaciones que hay que considerar. «Es fundamental tener en cuenta la sostenibilidad de los biobancos. No podemos almacenar muestras y muestras sin un fin claro, porque con eso lo único que conseguiríamos es provocar un consumo que no revierte en un círculo virtuoso. Todo debe estar planificado», recuerda.

Las muestras almacenadas en el centro madrileño han permitido en muchas ocasiones generar conocimiento científico. «Durante la pandemia, por ejemplo, hubo un proceso colaborativo extremo, en el que se aunaron fuerzas a distintos niveles. Nosotros aquí recogimos muestras de covid que se compartieron, bajo consentimiento informado, tanto a nivel nacional como a nivel europeo. Y de esos datos han salido artículos científicos, por ejemplo, sobre la gravedad en función de variables de género», señala.

Detrás de cada una de las decenas de miles de muestras que se conservan en el centro madrileño «hay puestas muchas esperanza», reflexiona Ortega. «A cambio de las donaciones que los pacientes dan desinteresadamente nosotros debemos darles respuestas, un conocimiento alcanzado gracias a esas muestras de sangre, tejido tumoral, orina, heces o saliva que son imprescindibles para hacer avanzar la investigación científica».

Referencia

El biobanco del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas.  https://www.cnio.es/investigacion-e-innovacion/servicios/biobanco/

29/08/2023 (Diario Médico) Tomado- Medicina Oncología © junio 2018 Unidad Editorial Revistas, S.L.U.

Este trabajo, para el que se requiere una importante potencia informática, podría ayudar contra otras enfermedades causadas por virus similares, como el zika y la fiebre amarilla.

Los flavivirus (dengue, zika, virus del Nilo Occidental, fiebre amarilla…) infectan las células humanas por un proceso llamado endocitosis (fusionan su membrana con la pared celular en función de la acidez que detectan). Conocer este mecanismo es clave para obtener fármacos antivirales que eviten la infección y, dado que la interacción entre los virus y las células sanas se produce a través de proteínas muy complejas, para entender el proceso es necesario simular por ordenador cómo se produce la interacción química entre sus moléculas.

Con este enfoque, un estudio de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, publicado en la revista Biochimica Biophysica Acta Biomembranes, ha revelado la secuencia específica de la proteína E del virus del dengue donde se produce la interacción con las células humanas y, por tanto, hacia dónde deberían dirigirse los fármacos para prevenir la infección, según destaca José Villalaín, líder del estudio y profesor de Bioquímica y Biología Molecular de la UMH.

¿Cuál es el punto de partida del proyecto? El virus del dengue ya es endémico en nuestro país, al detectarse casos autóctonos. Según Villalaín, investigador del Instituto de Desarrollo, Investigación e Innovación en Biotecnologías Sanitaria de la Universidad Miguel Hernández (IdiBE), es de esperar que se produzcan cada vez más casos debido a las altas temperaturas y a las inundaciones periódicas que favorecen la extensión y propagación de los mosquitos Aedes aegypti o Aedes albopictus, cuya picadura puede transmitir la enfermedad.

Anteriores publicaciones de Villalaín demostraron que la proteína E del virus del dengue, responsable de la entrada del virus en la célula huésped, tiene tres puntos de unión a las membranas biológicas. A partir de ese conocimiento, ya que la fusión de las membranas es el primer y más importante paso en la infección del virus del dengue, era necesario «afinar» aún más dónde podía producirse el proceso.

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Este estudio se ha realizado mediante dinámica molecular, un proceso de «simulación virtual» de la interacción entre proteínas que requiere tanta potencia informática que resulta necesario un conjunto de ordenadores para llevar a cabo el experimento. En estas simulaciones, se puede ver cómo se comporta cada átomo que compone las proteínas del virus y, por tanto, estudiar en detalle tanto la interacción entre moléculas como lo que ocurre dentro de las mismas.

Para este tipo de investigaciones, la UMH cuenta con un clúster de computación científica, un grupo de ordenadores unidos mediante una red de alta velocidad, gestionada por el Servicio de Innovación y Planificación Tecnológica. Según Villalaín, «se analizaron diversas conformaciones proteicas del sensor de pH y su interacción con diferentes lípidos de la membrana. Debido a la complejidad de los sistemas la toma de datos duró unos seis meses».

Gracias a esa labor, se ha demostrado que existe una secuencia específica de la proteína E del virus del dengue que es responsable tanto de la interacción proteína-proteína como proteína-membrana, fundamental en el proceso de activación proteica y en la consecuente fusión de las membranas viral y celular. Ese segmento, además de funcionar como sensor de pH, es decir, ser capaz de detectar la entrada del virus dentro del endosoma tardía, se une a la biomembrana de la célula con una alta afinidad y gran especificidad, lo que lo convierte en una diana terapéutica fundamental con la cual atacar al virus. Respecto al resultado, Villalaín destaca que «no se sabía si solo funcionaba como sensor de pH y/o además interaccionaba con la membrana de un modo específico, como así se ha demostrado».

Aplicación a otros virus similares

La importancia adicional del trabajo radica en que este segmento, encontrado también en otros tipos similares de virus, podría ayudar a encontrar moléculas antivirales que también serían efectivas contra las infecciones de virus similares al dengue, como el zika o la fiebre amarilla. Ese hallazgo, en definitiva, «nos descubre una nueva diana para poder inhibir la entrada del virus del dengue y, posiblemente, la de otros flavivirus». En todas estas patologías, recuerda, «no existen vacunas, son ineficientes o incluso producen efectos secundarios a determinados tipos de paciente». Todo ello podría ayudar a «conseguir un antiviral de efecto genérico contra los flavivirus», además de «estar preparados para nuevos tipos de virus emergentes de la misma familia que, posiblemente, a medio y largo plazo puedan ser generadores de nuevas enfermedades».

Fuente: Diario Médico

Cada año, cientos de miles de personas de África Occidental se infectan con el virus de Lassa, que puede causar fiebre de Lassa y provocar enfermedades graves, efectos secundarios a largo plazo o la muerte. En la actualidad no existen tratamientos ni vacunas ampliamente aprobados para esta enfermedad. Ahora, científicos del Scripps Research han determinado la estructura del complejo proteico crítico que permite al virus de Lassa infectar las células humanas. La investigación, publicada en línea en Cell Reports, también ha identificado nuevos anticuerpos que se unen a estas proteínas y neutralizan el virus, allanando el camino hacia vacunas y tratamientos más eficaces contra el virus de Lassa.

«Este trabajo supone un gran paso adelante en nuestra capacidad para aislar nuevos anticuerpos contra puntos de vulnerabilidad relevantes del virus, y proporciona una base para llevar a cabo el diseño racional de vacunas para proteger ampliamente a las personas contra muchos linajes del virus de Lassa», afirma el Dr. Andrew Ward, autor principal y profesor de Biología Integrativa Estructural y Computacional en Scripps Research. «Estos nuevos reactivos descritos en el artículo ya se están poniendo en práctica y están dando nuevos y emocionantes resultados».

Al igual que muchos virus, el virus de Lassa existe en una variedad de linajes, cada uno con ligeras variaciones en sus genes. Esta diversidad ha dificultado la identificación de anticuerpos que reconozcan todas las versiones del virus de Lassa. Los científicos también han tenido dificultades para aislar las glicoproteínas del Lassa, las proteínas en forma de espiga que rodean al virus y son el objetivo de la mayoría de los anticuerpos. En el virus infeccioso, estas glicoproteínas existen en complejos de tres, llamados trímeros. Sin embargo, durante décadas, los científicos sólo pudieron aislar las glicoproteínas en el laboratorio como proteínas individuales y no en sus complejos de trímeros.

En 2022, Ward y sus colegas descubrieron cómo utilizar nanopartículas para unir las glicoproteínas en trímeros. En el nuevo trabajo, utilizaron esa técnica para aislar y caracterizar estructuralmente los trímeros de las glicoproteínas de cuatro linajes diferentes del virus de Lassa. Sorprendentemente, las estructuras de las glicoproteínas de los distintos linajes eran extremadamente similares.

«Esperábamos ver diferencias más obvias que explicaran por qué los anticuerpos no reconocían todos los linajes», dice Hailee Perrett, estudiante graduada de Scripps Research y primera autora del trabajo. «En cambio, encontramos un nivel muy alto de conservación a través de los componentes peptídicos y azucarados de la proteína».

Utilizando las mismas glicoproteínas estables, Ward, Perrett y sus colegas utilizaron a continuación muestras de sangre de pacientes que se habían recuperado del virus de Lassa para aislar anticuerpos contra los trímeros de la glicoproteína. Encontraron nuevos anticuerpos y caracterizaron anticuerpos descubiertos anteriormente que reconocen diferentes linajes de la glicoproteína del virus de Lassa, lo que podría ser útil para desarrollar un tratamiento o una vacuna preventiva contra el virus.

El equipo ya está planeando futuros experimentos para localizar más anticuerpos contra las glicoproteínas del virus de Lassa, así como seguir analizando las estructuras de las proteínas para identificar lugares en las glicoproteínas que sean ideales para atacar con fármacos.

«Nuestros objetivos no eran sólo tratar de definir algunos de los detalles estructurales de estos diferentes virus de Lassa, sino proporcionar protocolos y recursos básicos para el campo», dice Perrett. «Esperamos que nuestros enfoques y hallazgos iniciales ayuden a impulsar la ciencia en este campo».

 

Mayo 25/2023 (MedicalXpress) – Tomado de Inmunología  Copyright Medical Xpress 2011 – 2023 powered by Science X Network.