MADRID, 28 Feb. (EUROPA PRESS) -
Varios fármacos aprobados para la diabetes tipo 2, la hepatitis C y el VIH reducen significativamente la capacidad de la variante Delta del SARS-CoV-2 para replicarse en células humanas, según una nueva investigación dirigida por científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), en Estados Unidos.
En concreto, el equipo descubrió que estos fármacos inhiben ciertas enzimas virales, llamadas proteasas, que son esenciales para la replicación del SARS-CoV-2 en las células humanas infectadas, según publican en la revista 'Communications Biology'.
"Las vacunas contra el SARS-CoV-2 se dirigen a la proteína de la espícula, pero esta proteína está sometida a una fuerte presión de selección y, como hemos visto con ómicron, puede sufrir mutaciones importantes --explica Joyce Jose, profesora adjunta de bioquímica y biología molecular de Penn State--. Sigue habiendo una necesidad urgente de agentes terapéuticos para el SARS-CoV-2 que se dirijan a partes del virus distintas de la proteína de la espícula que no tengan tanta probabilidad de evolucionar".
Investigaciones anteriores han demostrado que dos enzimas del SARS-CoV-2 -proteasas como Mpro y PLpro- son objetivos prometedores para el desarrollo de fármacos antivirales. El tratamiento 'Paxlovid' de Pfizer contra el COVID-19, por ejemplo, se dirige a la Mpro. Según Jose, estas enzimas son relativamente estables, por lo que es poco probable que desarrollen rápidamente mutaciones resistentes a los medicamentos.
Katsuhiko Murakami, profesor de bioquímica y biología molecular de Penn State, señala que estas proteasas del virus, por su capacidad de escindir, o cortar, proteínas, son esenciales para la replicación del SARS-CoV-2 en las células infectadas.
"El SARS-CoV-2 produce largas proteínas, llamadas poliproteínas, a partir de su genoma de ARN que deben ser escindidas en proteínas individuales por estas proteasas de forma ordenada, lo que lleva a la formación de enzimas y proteínas virales funcionales para iniciar la replicación del virus una vez que entra en una célula --explica Murakami--. Si se inhibe una de estas proteasas, se podría detener la propagación del SARS-CoV-2 en la persona infectada".
El equipo diseñó un ensayo para identificar rápidamente los inhibidores de las proteasas Mpro y PLpro en células humanas vivas. "Aunque existen otros ensayos, diseñamos el nuestro para que pudiera llevarse a cabo en células vivas, lo que nos permitió medir simultáneamente la toxicidad de los inhibidores en las células humanas", explica Jose.
Los investigadores utilizaron su ensayo para probar una biblioteca de 64 compuestos -incluyendo inhibidores de las proteasas del VIH y de la hepatitis C; proteasas de cisteína, que se dan en ciertos parásitos protozoarios; y dipeptidil peptidasa, una enzima humana implicada en la diabetes de tipo 2- para comprobar su capacidad de inhibir Mpro o PLpro.
De los 64 compuestos, el equipo identificó once que afectaban a la actividad de la Mpro y cinco que afectaban a la actividad de la PLpro, basándose en una reducción del 50% de la actividad de la proteasa con un 90% de viabilidad celular.
Anoop Narayanan, profesor de investigación asociado de bioquímica y biología molecular, supervisó la actividad de los compuestos mediante microscopía confocal en vivo. "Diseñamos el experimento de manera que si el compuesto afectaba a las proteasas, se viera la fluorescencia en ciertas zonas de la célula", apunta.
A continuación, el equipo evaluó la actividad antiviral de los 16 inhibidores de PLpro y Mpro contra los virus del SARS-CoV-2 en células humanas vivas en una instalación BSL-3, el Laboratorio Eva J. Pell ABSL-3 de Investigación Biológica Avanzada de Penn State, y descubrió que ocho de ellos tenían actividades antivirales dependientes de la dosis contra el SARS-CoV-2.
En concreto, descubrieron que la sitagliptina y el daclatasvir inhiben la PLpro, y el MG-101, el HCl de licorina y el mesilato de nelfinavir inhiben la Mpro. De ellos, el equipo descubrió que el MG-101 también dificultaba la capacidad del virus para infectar las células al inhibir el procesamiento de la proteasa de la proteína de la espícula.
"Descubrimos que cuando las células se pretrataban con los inhibidores seleccionados, sólo el MG-101 afectaba a la entrada del virus en las células", recuerda Narayanan.
Además, los investigadores descubrieron que el tratamiento de las células con una combinación de inhibidores de Mpro y PLpro tenía un efecto antiviral aditivo, proporcionando una inhibición aún mayor de la replicación del SARS-CoV-2.
"En el cultivo celular, demostramos que si se combinan los inhibidores de Mpro y PLpro, se consigue un efecto más potente sobre el virus sin aumentar la toxicidad --subraya Jose--. Esta inhibición combinada es muy potente".
Para investigar el mecanismo por el que MG-101 inhibe la actividad de la proteasa Mpro, los científicos, entre los que se encuentra Manju Narwal, becaria postdoctoral en bioquímica y biología molecular, utilizaron la cristalografía de rayos X para obtener una estructura de alta resolución de MG-101 en complejo con Mpro.
"Pudimos ver cómo el MG-101 interactuaba con el sitio activo de la Mpro --destaca Narwal--. Este inhibidor imita a la poliproteína y se une de forma similar a la proteasa, bloqueando así que la proteasa se una a la poliproteína y la corte, que es un paso esencial en la replicación del virus".
"Al comprender cómo se une el compuesto MG-101 al sitio activo, podemos diseñar nuevos compuestos que pueden ser aún más eficaces", asegura Murakami. De hecho, el equipo está diseñando nuevos compuestos basados en las estructuras que determinaron mediante cristalografía de rayos X. También planean probar los fármacos combinados que ya demostraron ser eficaces in vitro en ratones.
Aunque los científicos estudiaron la variante Delta del SARS-CoV-2, creen que los fármacos probablemente serán eficaces contra ómicron y futuras variantes porque se dirigen a partes del virus que probablemente no muten de forma significativa.
"El desarrollo de fármacos antivirales de amplio espectro contra una amplia gama de coronavirus es la estrategia de tratamiento definitiva para las infecciones por coronavirus circulantes y emergentes --afimra Jose--. Nuestra investigación muestra que la readaptación de ciertos fármacos aprobados por la FDA que demuestran eficacia en la inhibición de las actividades de Mpro y PLpro puede ser una estrategia útil en la lucha contra el SARS-CoV-2".
