Los investigadores buscan una vacuna para atacar el talón de Aquiles del coronavirus
Allison Vilander, miembro del equipo de investigación, trabaja para aislar el ADN para usarlo en la construcción de vacunas. Crédito: John Eisele
Impulsado por la pandemia de COVID-19, un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Colorado está buscando una vacuna que frustraría el nuevo coronavirus utilizando una forma modificada genéticamente del conocido probiótico Lactobacillus acidophilus, una bacteria comúnmente ingerida en yogur y otros alimentos para la salud intestinal.
La bacteria beneficiosa prospera exactamente donde el nuevo coronavirus, SARS-CoV-2, impulsa su pico para invadir el cuerpo: la membrana mucosa. Es aquí, especialmente en los tejidos de la nariz, la boca, la garganta y el sistema respiratorio, donde el patógeno ingresa y penetra en las células huésped, lo que provoca cambios celulares que desencadenan la enfermedad.
El equipo de CSU ha descubierto que una forma diseñada de L. acidophilus promete orquestar la inmunidad y prevenir la ominosa fusión del virus y la célula huésped en dos sitios clave en la proteína de pico del invasor. Estos puntos equivalen a una vulnerabilidad viral del talón de Aquiles que podría explotarse para evitar la enfermedad respiratoria mortal COVID-19.
Las proteínas de punta de coronavirus, que inician la infección, se proyectan desde la capa externa de cada patógeno esférico, dando el virus su característica corona de púas, o corona.
«Lactobacillus acidophilus es un organismo que tiene la capacidad de modular la respuesta inmunitaria humana, por lo que estamos tratando de aprovechar eso con una estrategia de vacuna allí mismo en las superficies mucosas», dijo Gregg Dean, investigador principal. Es profesor y director del Departamento de Microbiología, Inmunología y Patología de la CSU. «Estamos seleccionando dos sitios específicos en la proteína espiga con una función crítica que realmente representa un talón de Aquiles para el virus. Si podemos bloquear esa función, el virus ya no podrá unirse a una célula huésped objetivo».
El enfoque de Dean en el COVID-19 comenzó así: recientemente recibió una subvención de $3,5 millones de los Institutos Nacionales de Salud para trabajar en una vacuna contra el rotavirus humano, una familia de patógenos distintos de los coronavirus que también atacan la membrana mucosa. Mientras tanto, ha buscado una vacuna contra el coronavirus felino en una investigación apoyada por Morris Animal Foundation. Cuando estalló la pandemia de COVID-19, el equipo de investigación de Dean dio un giro de inmediato. Los científicos han combinado experiencia relacionada para frustrar la infección por coronavirus en personas que utilizan un método de vacuna que podría aplicarse de múltiples maneras; ha solicitado financiación adicional a los NIH.
«Muestra lo importante que es tener estos proyectos de investigación en progreso para que podamos comenzar a trabajar contra los virus emergentes», dijo Allison Vilander, miembro del equipo de investigación. equipo y profesor asistente en el Departamento de Microbiología, Inmunología y Patología de CSU.
Crédito: Universidad Estatal de Colorado
El equipo también incluye a Tony Schountz, profesor asociado y experto en virus zoonóticos, los que se transmiten de animales a personas ; es una categoría que incluye el SARS-CoV-2 y otros coronavirus mortales. Los colaboradores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte también están contribuyendo.
Dado el estudio simultáneo de Dean sobre coronavirus en personas y gatos, puede que no sea sorprendente que sea veterinario, una credencial que poseen varios investigadores biomédicos en el estado de Colorado. La aplicabilidad de la medicina animal a la medicina humana es bien conocida entre los veterinarios y es una fuente clave de la experiencia de CSU en enfermedades infecciosas. Esa experiencia data de los primeros días de la escuela, cuando el fundador del programa veterinario del estado de Colorado se concentró en la tuberculosis que se transmitía del ganado lechero a las personas a través de la leche y la mantequilla sin pasteurizar.
A medida que la ciencia ha progresado, los vínculos entre humanos y la medicina animal se ha vuelto más clara y está impulsada por el movimiento One Health. Considere: algunos de los patógenos del mundo, entre ellos el coronavirus, saltan de los animales a las personas, lo que significa que los científicos deben comprender el papel de los animales en esa transmisión, comenzando por el nivel molecular. Además, todas las tecnologías médicas diseñadas para personas primero deben probarse en modelos animales para obtener la aprobación federal. Y las innovaciones para combatir enfermedades, herramientas de diagnóstico, tratamientos y medidas preventivas, a menudo son similares o idénticas en humanos y animales.
En CSU, sede de la escuela de veterinaria número 3 del país, la experiencia biomédica es profunda en animales y animales. salud humana. «No conozco otra institución con este tipo de cartera», dijo Sue VandeWoude, eminente investigadora veterinaria y directora de One Health Initiative de CSU.
Para Dean, el brote de COVID-19 presenta una investigación urgente. desafíos cuyas soluciones podrían aplicarse potencialmente en dos esferas críticas.
«Los coronavirus son omnipresentes. Muchas especies los adquieren, por lo que han sido una preocupación veterinaria durante décadas», señaló Dean. «El coronavirus felino es bastante similar al virus COVID-19 que actualmente afecta a los humanos en la forma en que ingresa a una población y en cómo tiene esta variedad de enfermedades, desde nada hasta muy devastadora. Ha habido numerosos intentos de desarrollar una vacuna contra el coronavirus felino, y no han funcionado. Pero durante el curso de esa investigación, hemos aprendido mucho, y eso nos ha llevado a esta estrategia para una vacuna humana».
Otro equipo de CSU, dirigido por Ray Goodrich , director ejecutivo del Centro de Investigación de Enfermedades Infecciosas de la Universidad, está investigando una estrategia de vacuna separada que usa luz ultravioleta y riboflavina, mejor conocida como vitamina B2, para inactivar el nuevo coronavirus. Goodrich ha utilizado con éxito la innovación fotoquímica para reducir los patógenos y prevenir la transmisión de enfermedades a través de la sangre y los productos sanguíneos utilizados para las transfusiones. Cuando se aplicara a una vacuna, la tecnología lograría lo que Goodrich describió como una «inmunidad esterilizante» contra el coronavirus invasor.
Ambos proyectos de vacunas son parte de un impulso científico a toda marcha, que se lleva a cabo en laboratorios de todo el mundo. mundo, para desarrollar la primera vacuna exitosa y totalmente aprobada contra COVID-19. Dos vacunas candidatas, una con el respaldo de los NIH, ingresaron a los ensayos experimentales en humanos el 16 de marzo. Docenas más están en preparación para la evaluación de la seguridad y la eficacia, informó la revista Science esta semana. Aún así, el proceso de llevar una vacuna al mercado probablemente tomará 18 meses debido a las extensas pruebas y los ensayos clínicos requeridos.
Trabajando con luz ultravioleta, Vilander elimina las bandas de ADN del gel de agarosa después de la electroforesis. Los pasos son un paso hacia la construcción de una vacuna experimental contra el coronavirus. Crédito: John Eisele
«Cada idea de vacuna es una oportunidad», dijo Dean, quien ha trabajado durante décadas en vacunas contra el virus de la inmunodeficiencia humana, para el cual todavía no existe una vacuna. «La gran mayoría de las investigaciones de vacunas van a fallar, por lo que es importante que tengamos muchos científicos trabajando en estos problemas de salud urgentes. Incluso cuando las vacunas no llegan al mercado, estamos generando nuevos conocimientos que pueden aplicarse a otros emergentes». enfermedades infecciosas».
Incluso mientras la investigación de vacunas avanza, los científicos de los sectores público y privado se apresuran a identificar diagnósticos, herramientas de vigilancia y tratamientos antivirales para combatir el COVID-19, en muchos casos trabajando para aplicar medicamentos existentes y tecnologías a la nueva crisis de salud.
Docenas de científicos de CSU están en la búsqueda, dijo el vicepresidente de investigación, Alan Rudolph. Su oficina ha canalizado alrededor de $ 1 millón en fondos iniciales para proyectos principales de COVID-19 que son prometedores para responder a la pandemia, dijo.
«Es una cartera muy impactante de investigación y respuesta a brotes», dijo Rudolph. , que trabaja con formuladores de políticas, socios corporativos y otros para aprovechar la profunda experiencia del estado de Colorado en enfermedades infecciosas.
Además de su conocimiento científico, la Universidad ofrece instalaciones de investigación y desarrollo fundamentales para combatir las enfermedades infecciosas emergentes. Estos incluyen espacios de laboratorio de nivel 3 de bioseguridad para contener patógenos potencialmente peligrosos durante la investigación y el desarrollo; y BioMARC, un centro de fabricación y pruebas capaz de producir terapias, vacunas y productos de diagnóstico en una instalación segura e inspeccionada por el gobierno federal.
Pero mucho antes de que se pueda fabricar una vacuna, se debe desarrollar una candidata en el laboratorio. mesa de trabajo. El proyecto de Dean comienza examinando el intrincado proceso iniciado por la proteína espiga del SARS-CoV-2, que inicia la infección viral con la eficacia de un lucero del alba, el arma medieval con una imponente bola con púas.
Muchas investigaciones sobre vacunas apuntar a la proteína de punta de coronavirus. Sin embargo, los intentos de activar la inmunidad en función de la longitud total de ese pico pueden aumentar el riesgo de infección, en lugar de detenerla.
Por esta razón, Dean y sus colaboradores están utilizando la tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9 para modificar L acidophilus, que transforma la bacteria en un fármaco que induce la respuesta inmunitaria del organismo al mismo tiempo que evita la fusión del virus con la célula huésped en dos sitios específicos de la proteína. La estrategia evita la posibilidad de promover anticuerpos que podrían empeorar la infección y la enfermedad, dijo Dean.
Vilander analiza los resultados de la reacción en cadena de la polimerasa mediante electroforesis en gel de ADN. Este trabajo en el banco de investigación conduce a una construcción de vacuna para su uso en investigaciones. Crédito: John Eisele
«Estamos realizando un ataque quirúrgico a la proteína espiga para abordar estas dos funciones críticas, mientras evitamos partes de la proteína viral que se sabe que provocan la respuesta potenciadora», dijo Dean, mientras discutía su investigación. en el Laboratorio Regional de Biocontención de la CSU. Aquí, los investigadores están trabajando con el SARS-CoV-2 en laboratorios bioseguros.
«Los virus son muy inteligentes», agregó. «Siempre nos preguntamos: ‘¿Cuáles son las áreas a las que podemos atacar a las que quizás no puedan responder?'».
El microorganismo genéticamente modificado que se investiga no es el mismo probiótico que la gente busca en el yogur, kombucha y otros alimentos fermentados para apoyar la digestión.
Sin embargo, incluso cuando se altera para su uso como medicamento para combatir la infección viral, la bacteria ofrece ventajas, dijo Dean. La plataforma de vacunas se considera segura y podría entregarse por vía oral, en forma de cápsula, por ejemplo; podría fabricarse a bajo costo y no requeriría refrigeración, dijo.
Igual de importante, la vacuna podría usarse para evitar la infección por una variedad de patógenos, incluidos coronavirus emergentes, como los que provocaron brotes del Síndrome Respiratorio del Medio Oriente en 2012 y el Síndrome Respiratorio Agudo Severo en 2002.
«En CSU, estamos tratando de abordar este problema desde todos los ángulos que podemos con nuestro experiencia», dijo. «La situación actual es terrible. Creo que todos los científicos que trabajan en el laboratorio esperan que, en última instancia, puedan tener un impacto tangible en la salud humana o animal, o en ambos».
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Proporcionado por la Universidad Estatal de Colorado Cita: Los investigadores buscan una vacuna para atacar el talón de Aquiles del coronavirus (3 de abril de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-04-pursue-vaccine-achilles-heel-coronavirus.html Este documento está sujeto a derechos de autor, aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados , ninguna parte puede ser reproducida sin el permiso por escrito El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.