Los investigadores de todo el mundo están compitiendo para desarrollar posibles vacunas y medicamentos para combatir el nuevo coronavirus, llamado SARS-Cov-2. Ahora, un grupo de investigadores ha descubierto la estructura molecular de una proteína clave que el coronavirus usa para invadir las células humanas, lo que podría abrir la puerta al desarrollo de una vacuna, según nuevos hallazgos.
Investigaciones anteriores revelaron que los coronavirus invaden las células a través de las llamadas proteínas "espiga", pero esas proteínas toman diferentes formas en diferentes coronavirus. Descubrir la forma de la proteína espiga en el SARS-Cov-2 es la clave para descubrir cómo atacar el virus, dijo Jason McLellan, autor principal del estudio y profesor asociado de biociencias moleculares en la Universidad de Texas en Austin.
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Aunque el coronavirus usa muchas proteínas diferentes para replicarse e invadir las células, la proteína espiga es la proteína de superficie principal que utiliza para unirse a un receptor, otra proteína que actúa como una puerta de entrada a una célula humana. Después de que la proteína espiga se une al receptor celular humano, la membrana viral se fusiona con la membrana celular humana, permitiendo que el genoma del virus ingrese a las células humanas y comience la infección. Entonces, "si puedes evitar el apego y la fusión, evitarás la entrada", dijo McLellan a Live Science. Pero para apuntar a esta proteína, necesita saber cómo se ve.
A principios de este mes, los investigadores publicaron el genoma del SARS-Cov-2. Utilizando ese genoma, McLellan y su equipo, en colaboración con los Institutos Nacionales de Salud (NIH), identificaron los genes específicos que codifican la proteína espiga. Luego enviaron esa información genética a una compañía que creó los genes y los devolvieron. Luego, el grupo inyectó esos genes en células de mamíferos en una placa de laboratorio y esas células produjeron las proteínas espiga.
Luego, utilizando una técnica de microscopía muy detallada llamada microscopía electrónica criogénica, el grupo creó un "mapa" o "plano" en 3D de las proteínas de la espiga. El anteproyecto reveló la estructura de la molécula, mapeando la ubicación de cada uno de sus átomos en el espacio.
"Es impresionante que estos investigadores hayan podido obtener la estructura tan rápidamente", dijo Aubree Gordon, profesor asociado de epidemiología en la Universidad de Michigan, que no formó parte del estudio. "Es un paso muy importante y puede ayudar en el desarrollo de una vacuna contra el SARS-COV-2".
Stephen Morse, profesor de la Mailman School of Public Health de la Universidad de Columbia, que tampoco formó parte del estudio, está de acuerdo. La proteína de pico "sería la opción más probable para el rápido desarrollo de antígenos de vacunas" y tratamientos, dijo a Live Science en un correo electrónico. Agregó que conocer la estructura sería "muy útil para desarrollar vacunas y anticuerpos con buena actividad", al igual que producir mayores cantidades de estas proteínas.
El equipo está enviando estas "coordenadas" atómicas a docenas de grupos de investigación en todo el mundo que están trabajando para desarrollar vacunas y medicamentos para atacar el SARS-CoV-2. Mientras tanto, McLellan y su equipo esperan usar el mapa de la proteína espiga como base para una vacuna.
Cuando los invasores extraños, como bacterias o virus, invaden el cuerpo, las células inmunes se defienden produciendo proteínas llamadas anticuerpos. Estos anticuerpos se unen a estructuras específicas del invasor extraño, llamado antígeno. Pero producir anticuerpos puede llevar tiempo. Las vacunas son antígenos muertos o debilitados que entrenan al sistema inmunitario para crear estos anticuerpos antes de que el cuerpo esté expuesto al virus.
En teoría, la proteína espiga en sí "podría ser la vacuna o las variantes de una vacuna", dijo McLellan. Cuando se inyecta esta vacuna basada en la proteína del pico, "los humanos producirían anticuerpos contra el pico y luego, si alguna vez estuvieran expuestos al virus vivo", el cuerpo estaría preparado, agregó. Según la investigación previa que hicieron sobre otros coronavirus, los investigadores introdujeron mutaciones o cambios para crear una molécula más estable.
De hecho, "la molécula se ve muy bien; se comporta realmente bien; la estructura demuestra que la molécula es estable en la confirmación correcta de lo que esperábamos", dijo McLellan. "Así que ahora nosotros y otros usaremos la molécula que creamos como base para el antígeno de la vacuna". Sus colegas del NIH ahora inyectarán estas proteínas de pico en animales para ver qué tan bien las proteínas desencadenan la producción de anticuerpos.
Aún así, McLellan cree que es probable que haya una vacuna dentro de 18 a 24 meses. Eso "todavía es bastante rápido en comparación con el desarrollo normal de la vacuna, lo que podría llevar unos 10 años", dijo.
Los hallazgos fueron publicados hoy (19 de febrero) en la revista Science.
