Por qué la adorable llama podría ser un arma secreta contra el COVID-19
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A medida que continúa la lucha contra el COVID-19, los científicos han recurrido a una fuente poco probable de un tratamiento potencialmente efectivo: pequeños anticuerpos generado naturalmente por las llamas.
Si bien el mundo ha recibido con agrado la noticia de múltiples vacunas contra el COVID-19, la búsqueda de tratamientos efectivos para quienes contraen el virus continúa. Ahora, los científicos buscan lo que podría parecer una fuente improbable: la llama sudamericana.
Los investigadores están utilizando los rayos X ultrabrillantes de la Fuente Avanzada de Fotones (APS), una fuente del Departamento de Energía (DOE) de EE. UU. ) Instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias en el Laboratorio Nacional Argonne del DOE, para ayudar a convertir los anticuerpos de llama generados naturalmente en terapias potencialmente efectivas contra el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19. Los anticuerpos son la defensa natural del sistema inmunitario contra las infecciones y, cuando se extraen de la sangre, se pueden utilizar para diseñar tratamientos y vacunas.
«Las llamas generan estos nanocuerpos de forma natural en grandes cantidades y caben en los bolsillos de la superficie de las proteínas a las que los anticuerpos de mayor tamaño no pueden acceder». dice Jason McLellan, de la Universidad de Texas en Austin.
«Hemos recibido más de 50 anticuerpos de llama con varias proteínas del SARS-CoV-2», dijo Andrzej Joachimiak, director del Structural Biology Center (SBC ) de la APS y codirector del Centro de Genómica Estructural de Enfermedades Infecciosas. (Los investigadores de APS no trabajan con el virus vivo, sino con cristales cultivados a partir de proteínas simuladas). Estos anticuerpos son parte de colaboraciones en curso con varios socios, incluidos investigadores de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y el Instituto Nacional de Artritis. y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel (NIAMS), dijo Joachimiak, y se analizarán usando el APS para ver si combaten la infectividad del virus.
Si bien puede parecer sorprendente que los científicos estén recurriendo a las llamas, hay una muy buena razón para ello.
Las llamas pertenecen a un grupo de mamíferos llamados camélidos, un grupo que también incluye camellos y alpacas. Gracias a una peculiaridad de la naturaleza, los camélidos producen un tipo único de anticuerpo contra las enfermedades. Estos anticuerpos, a menudo denominados nanocuerpos, tienen aproximadamente la mitad del tamaño de los anticuerpos producidos por humanos. También son notablemente estables y fáciles de manipular para los científicos.
Esta peculiaridad genética, que hace que los camélidos como las llamas produzcan estos anticuerpos más pequeños con cadenas de proteínas individuales, fue descubierta por accidente a fines de la década de 1980 por científicos en Belgica. Desde entonces, los científicos han trabajado con nanocuerpos de camélidos para crear tratamientos contra varias enfermedades con gran éxito. Su pequeño tamaño les permite unirse a áreas de proteínas virales en las que los anticuerpos más grandes no pueden caber, impidiendo que esas proteínas se conecten con las células.
«Las llamas generan estos nanocuerpos naturalmente en grandes cantidades y caben en los bolsillos en la superficie de las proteínas a las que los anticuerpos de mayor tamaño no pueden acceder», dijo Jason McLellan, profesor asociado de la Universidad de Texas en Austin.
McLellan tiene años de experiencia trabajando con nanocuerpos de camélidos. Él y su estudiante de posgrado Daniel Wrapp, junto con el grupo de Xavier Saelens en Bélgica, han aislado nanocuerpos que han demostrado su eficacia contra el virus respiratorio sincitial (RSV) y dos coronavirus: el síndrome respiratorio agudo severo (SARS) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS). .
Cuando se publicó la secuencia genética del SARS-CoV-2 en enero de 2020, McLellan, Wrapp y Saelens trabajaron rápidamente para probar si alguno de los anticuerpos que habían aislado previamente contra el SARS-CoV original (tomado de una llama belga llamada Winter) también podría unir y neutralizar el SARS-CoV-2. Descubrieron que uno de estos nanocuerpos, que habían caracterizado utilizando las líneas de luz SBC en el APS, podría ser eficaz contra el SARS-CoV-2. McLellan dijo que este nanocuerpo llamado VHH72 ahora está en desarrollo como tratamiento para COVID-19. Él y Wrapp recibieron un premio Golden Goose 2020 por esta investigación.
McLellan le dirá que si bien sus resultados fueron buenos, sus esperanzas eran un poco más altas.
«Estábamos buscando uno potente anticuerpo que neutralizó todos los coronavirus», dijo. «Inmunizamos a Winter con la esperanza de obtener ese nanocuerpo. Y tal vez lo logramos, pero no lo aislamos».
Aislar estos diminutos nanocuerpos es complicado, ya que el cuerpo genera una enorme cantidad de ellos y solo una pequeña fracción está destinada a combatir un virus en particular. Ese es exactamente el problema que Yi Shi, profesor de biología celular en la Universidad de Pittsburgh, está tratando de solucionar.
En un artículo publicado en Science, Shi y sus colegas dieron a conocer un nuevo método avanzado de espectroscopia de masas para analizar esos nanocuerpos de muestras de sangre de llama. El resultado, según Shi y el asistente de investigación Yufei Xiang (autor principal del artículo), es un gran conjunto de nanocuerpos que se unen bien al virus SARS-CoV-2.
«Esto es miles de veces mejor que la tecnología actual, específicamente en sus propiedades de selección», dijo Shi. «Queremos nanocuerpos que se unan estrechamente al SARS-CoV-2, y con este método podemos obtener un nanocuerpo con calidad de medicamento que sea hasta 10 000 veces más potente».
Al igual que con la investigación de McLellan, el experimento de Shi comenzó con una llama, esta llamada Wally porque se parece (y por lo tanto comparte un nombre con) su labrador negro. El equipo inmunizó a Wally contra el SARS-CoV-2, esperó dos meses para que se generaran los nanocuerpos y luego Xiang usó su nuevo método para analizar los nanocuerpos, identificarlos y cuantificarlos. Terminaron con 10 millones de secuencias de nanocuerpos.
Estos nanocuerpos pueden permanecer a temperatura ambiente durante seis semanas y son lo suficientemente pequeños como para que se puedan aerosolizar, lo que significa que las terapias diseñadas a partir de ellos se pueden inhalar directamente a los pulmones. de moverse a través del torrente sanguíneo. Para confirmar la eficacia de los nanocuerpos, Cheng Zhang, profesor asistente de la Universidad de Pittsburgh, determinó las estructuras de los nanocuerpos unidos al virus SARS-CoV-2 en el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales y el Centro de Biología Estructural del Instituto Nacional del Cáncer (GM/ CA) en el APS.
«Con este método podemos descubrir miles de nanocuerpos distintos de ultra alta afinidad para la unión a antígenos específicos», dijo Shi. «Estos nanocuerpos pueden proporcionar o no un tratamiento para la COVID-19, pero la tecnología utilizada para aislarlos será importante en el futuro».
Más recientemente, un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Bonn en Alemania informaron nanocuerpos recién descubiertos que se unen al SARS-CoV-2 y pueden prevenir lo que se llama «escape mutacional». Esa es la capacidad de un virus para evitar las respuestas inmunitarias al mutar, y un tratamiento que evite que el virus lo haga protegería contra la reinfección.
Este equipo de investigación combinó varios nanocuerpos en moléculas que atacan diferentes partes del virus. simultáneamente, ayudando a prevenir que las mutaciones del virus reduzcan la eficacia terapéutica. Estos nanocuerpos se tomaron de una llama y una alpaca inmunizadas contra el virus SARS-CoV-2, y de varios millones de candidatos terminaron con cuatro moléculas que demostraron ser efectivas.
Ian Wilson, profesor de biología estructural en el Instituto de Investigación Scripps en California, dirigió el equipo que realizó estudios de difracción de rayos X en GM/CA en APS para determinar las estructuras de estas moléculas unidas al virus.
«A partir de estructuras cristalinas determinadas a partir de los datos recopilados en APS y la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford (SSRL), pudimos identificar los sitios de unión de los nanocuerpos en el dominio de unión del receptor SARS-CoV-2», dijo Wilson. «La información estructural de rayos X, combinada con datos de microscopía crioelectrónica, se utilizó para ayudar a diseñar anticuerpos multivalentes aún más potentes para prevenir la infección por COVID-19. El trabajo estructural de rayos X se vio facilitado en gran medida por el acceso inmediato al APS».
Solo el tiempo (y más pruebas) dirá si los diversos nanocuerpos se traducirán en tratamientos efectivos contra el COVID-19. Pero si lo hacen, tendremos que agradecérselo a la adorable llama.
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Siga las últimas noticias sobre el brote de coronavirus (COVID-19) Más información: Yufei Xiang et al, Los nanocuerpos versátiles y multivalentes neutralizan eficientemente el SARS-CoV-2, Ciencia (2020). DOI: 10.1126/science.abe4747 Información de la revista: Science
Proporcionado por el Laboratorio Nacional de Argonne Cita: Por qué la adorable llama podría ser un arma secreta contra el COVID-19 ( 2021, 9 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-lovable-llama-secret-weapon-covid-.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.