Reportajes

Tratando de entender la estructura del coronavirus

Juan Carlos Tellechea
martes, 9 de febrero de 2021
Respuesta inmune a la vacuna Covid-19 © by Gunilla Elam / Science Photo Library Respuesta inmune a la vacuna Covid-19 © by Gunilla Elam / Science Photo Library
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Mientras decenas de miles de charlatanes y conspiranoicos se dedican a engañar, agitar y confundir a la opinión pública en las redes sociales, científicos de todo el mundo trabajan sin descanso desde el comienzo de la pandemia del coronavirus para caracterizar con precisión el Sars-CoV-2.

Los investigadores están explorando la superficie de la envoltura viral y los procesos de reproducción del virus. Comprender en detalle cómo se construye y cómo se reproduce puede revelar sus puntos débiles, sus ángulos de ataque, para permitir el desarrollo de vacunas y medicamentos antivirales eficaces.

Varios institutos de la Sociedad Max Planck para la promoción de la ciencia vienen examinando en todos estos meses la estructura de las proteínas en el virus hasta el nivel atómico y han conseguido información importante para entender la estructura de este agente patógeno. Los prometedores proyectos de investigación básica pueden conducir al desarrollo de nuevos medicamentos con la ayuda del Lead Discovery Center .

Si bien las vacunas contra el Sars-CoV-2 ya han comenzado a inyectarse en todo el mundo, todavía no existe un fármaco eficaz para tratar el Covid-19, incluso después de casi un año de pandemia. Los medicamentos antivirales que se utilizan para otras infecciones no funcionan o solo de manera inadecuada aquí. Incluso las diferencias más pequeñas en la estructura y funcionalidad de los virus tienen un impacto significativo en la efectividad de los medicamentos.

De ahí que los científicos de los institutos de la Sociedad Max Planck estén investigando en detalle las estructuras de la superficie viral del Sars-CoV-2, pero también los procesos con los que el virus se multiplica en la célula infectada. El objetivo es encontrar nuevos flancos vulnerables de este agente patógeno para desarrollar posibles terapias.

La espícula viral es más flexible de lo esperado

Superficie del virus CoV-2. Una molécula de la proteína espiga se muestra translúcida para enfatizar su compleja estructura espacial. © by MPI f. Biophysik.Superficie del virus CoV-2. Una molécula de la proteína espiga se muestra translúcida para enfatizar su compleja estructura espacial. © by MPI f. Biophysik.

En el Instituto Max Planck de Biofísica en Frankfurt, los científicos Martin Beck y Gerhard Hummer y sus grupos de trabajo examinaron cuidadosamente la estructura de la espícula viral o peplómero. El virus necesita esta proteína de superficie para poder infectar las células. La espícula viral se une al receptor ACE2 de las células humanas, tras lo cual el virus se fusiona con la membrana celular y libera su material genético en el interior de la célula. Sin embargo, la ubicación expuesta de la espícula viral en la envoltura del virus también la convierte en un objetivo importante para el sistema inmunológico. Por lo tanto, ese es el punto de mira del desarrollo de vacunas y terapias antivirales.

Con la ayuda de la microscopía crioelectrónica, el Dr. Martin Beck, director de la sección de Sociología Molecular del citado instituto, ha descifrado la estructura de la proteína en una resolución casi atómica. Sobre la base de estos datos estructurales, el profesor Dr. Gerhard Hummer analizó después las propiedades de la espícula viral en su entorno natural en simulaciones por computadora. Los investigadores llegaron a descubrimientos sorprendentes: el tallo con el que se ancla la proteína a la superficie del virus era inesperadamente flexible.

La proteína probablemente necesita esta movilidad para poder unirse al receptor en la célula objetivo en la posición óptima. Los análisis también revelaron que los anticuerpos pueden unirse bien a la parte superior de la proteína de la espícula viral, mientras que otros sitios de la proteína están protegidos contra el reconocimiento del sistema inmunitario por las cadenas de azúcar. Con este conocimiento, ahora es posible identificar específicamente las áreas que pueden ser objetivo de vacunas o anticuerpos terapéuticos, explica Hummer.

Medicamentos a prueba

La investigación de Patrick Cramer del Instituto Max Planck de Química Biofísica se centra en la replicación del virus en las células. Cramer tiene muchos años de experiencia en la investigación de ARN polimerasas, las "máquinas copiadoras" del material genético. "Después del estallido de la pandemia, se desarrolló una dinámica única para hacer visibles los detalles moleculares en muy poco tiempo", dice Cramer. Él y su equipo determinaron la estructura de la ARN polimerasa de Sars-CoV-2 en un tiempo récord . El conocimiento exacto de la polimerasa Sars-CoV-2 permite ahora examinar en detalle su interacción con agentes antivirales.

El medicamento Remdesivir (que le fuera suministrado en octubre pasado al entonces presidente de los Estados Unidos Donald Trump, tras contagiarse con el COVID-19) se usa como inhibidor de la polimerasa viral en una infección por Ébola. Es la única preparación aprobada en la Unión Europea para el tratamiento de Covid-19, pero tiene poco efecto.

Cramer y sus colegas pudieron demostrar que Remdesivir, que se incorpora a la cadena de ARN, inhibe la progresión de la ARN polimerasa. Sin embargo, la inhibición no es permanente, lo que significa que Remdesivir solo puede ralentizar la replicación del virus pero no detenerla por completo.

"Esto nos da una visión única de los detalles mecánicos que nos dan una nueva comprensión de la enfermedad", dice Cramer. A él y a su equipo ahora les gustaría investigar la interacción de la polimerasa viral con otros fármacos conocidos. En colaboración con el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular también identificará candidatos a fármacos completamente nuevos mediante la selección de una biblioteca de sustancias.

La Sociedad Max Planck y la entidad Max Planck Innovation han fundado el Lead Discovery Center (LDC) para poder desarrollar de manera efectiva resultados prometedores de la investigación básica . Sobre todo, al centro le gustaría cerrar las brechas de financiación entre la investigación básica y el desarrollo de fármacos. Esto es para evitar que proyectos prometedores para combatir el coronavirus no puedan continuar, por falta de donantes, afirma la Dra. Magdalena Nauerth , del Instituto de microbiología, inmunología e higiene de la Universidad Técnica de Múnich, e integrante del cuerpo científico de la Sociedad Max Planck.

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