Reutilización de medicamentos aprobados para el COVID-19 a un ritmo acelerado
Los chips de órganos humanos recapitulan las funciones básicas de los órganos humanos en pequeños cartuchos que simulan las condiciones internas del cuerpo humano. Las células del Lung Chip, que se muestran aquí, tienen cilios característicos similares a pelos en sus superficies que se comportan como lo hacen in vivo. Crédito: Instituto Wyss de la Universidad de Harvard
La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de la Defensa de los Estados Unidos (DARPA) ha firmado un acuerdo por valor de hasta 16 millones de dólares durante el próximo año con el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard para identificar y probar Medicamentos aprobados por la FDA que podrían reutilizarse para prevenir o tratar el COVID-19. Este esfuerzo altamente colaborativo aprovecha las tuberías de descubrimiento de fármacos computacionales del Instituto y las tecnologías de chips de órganos humanos, y ya ha encontrado múltiples compuestos aprobados que se muestran prometedores contra el virus SARS-CoV-2 que causa COVID-19.
El equipo, dirigido por el director fundador de Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., continúa evaluando muchos más medicamentos, y los compuestos principales se están probando en ensayos de alto rendimiento basados en células con el virus CoV-2 en el laboratorio de Matthew Frieman, Ph.D., Profesor Asociado de Microbiología e Inmunología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland. Los medicamentos más prometedores se están transfiriendo al laboratorio de Benjamin tenOever, Ph.D. en la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai para realizar pruebas en modelos animales de COVID-19. La tecnología de chips de órganos humanos también se está instalando en los laboratorios de Frieman y tenOever con equipos suministrados por Wyss spin-out Emulate, Inc., para que puedan llevar a cabo experimentos que analicen la respuesta humana a la infección por COVID-19 in vitro.
«Durante los últimos años, el Instituto Wyss ha estado desarrollando sus enfoques computacionales para identificar compuestos como terapias potenciales y validarlos utilizando nuestras tecnologías de cultivo microfluídico de chips de órganos humanos, pero la aparición de COVID-19 realmente nos ha impulsado a rápidamente integrar todas nuestras capacidades y aplicar toda nuestra fuerza para enfrentar ese desafío», dijo Ingber. «Nuestros éxitos iniciales nos permitieron obtener este nuevo apoyo de DARPA, que esperamos acelere en gran medida el desarrollo de medicamentos que podrían usarse para prevenir la propagación de enfermedades en grandes poblaciones, ya que esto es precisamente lo que se necesita antes de que todos podamos ir». volver a algo parecido a la vida como siempre». Ingber es profesor Judah Folkman de Biología Vascular en la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital Infantil de Boston, y Profesor de Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS), y es cofundador de Emulate, Inc.
Además de identificar y probar compuestos para su uso potencial contra el virus, el equipo de Wyss ha establecido relaciones con el Centro Médico Beth Israel Deaconess (BIDMC) y el Centro Médico SUNY Downstate, donde están recolectando muestras clínicas de pacientes con COVID-19 y llevar a cabo análisis de ARN utilizando el núcleo de secuenciación en el Instituto Broad de Harvard y el MIT, que luego proporcionará datos que se pueden retroalimentar en la tubería de descubrimiento computacional del Instituto.
Calcular un COVID- 19 cura
No existen tratamientos ni vacunas para este novedoso coronavirus porque es solo eso: novedoso. El «tratamiento» para los infectados consiste en gran medida en atención de apoyo para que sus sistemas inmunológicos tengan la mejor oportunidad de vencer al virus por sí mismos, pero lamentablemente muchos pacientes no sobreviven al ataque viral. Hasta la fecha, las pruebas de medicamentos aprobados por la FDA para determinar si pueden reutilizarse para tratar el COVID-19 aún no se han llevado a cabo de manera cuidadosa y sistemática. Como resultado, ha habido mucha especulación en los medios sobre el uso no probado y/o fuera de etiqueta de medicamentos aprobados como posibles terapias.
Con el objetivo de reutilizar rápidamente los medicamentos aprobados por la FDA para tratar el COVID-19, Wyss Institute está colaborando con el Laboratorio Frieman de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland y el Laboratorio tenOever de la Facultad de Medicina Icahn de Mount Sinai para establecer una tubería multidisciplinaria que pueda predecir, probar y validar tratamientos potenciales. Crédito: Instituto Wyss de la Universidad de Harvard
Ingber reconoció que los esfuerzos de descubrimiento de fármacos que ya están en marcha en el Instituto Wyss podrían adaptarse para satisfacer esta necesidad y creó el Equipo del Proyecto de Terapéutica del Coronavirus del Instituto. Compuesto por miembros con diversos conjuntos de habilidades, desde química analítica hasta aprendizaje automático, fisiopatología y virología, el equipo cambió rápidamente su trabajo para centrarse casi exclusivamente en encontrar y probar medicamentos que potencialmente podrían tratar el COVID-19.
Ken Carlson, Ph.D., científico sénior del personal del Instituto Wyss que también es el líder del proyecto del equipo del proyecto Terapéutico del Coronavirus, dice que la pandemia ha acelerado el ritmo del descubrimiento de fármacos y la tubería de desarrollo del Instituto en muchos meses. «Los procesos que estamos implementando ahora están poniendo a Wyss a la altura de las principales compañías e instituciones de desarrollo de fármacos del mundo, y tenemos el potencial de incluso ir más allá del estándar actual porque estamos utilizando enfoques novedosos en lugar de lo que normalmente lo han hecho otros», dijo Carlson, quien tiene más de 25 años de experiencia en la industria biofarmacéutica.
Algunos de esos enfoques novedosos incluyen tres canalizaciones computacionales que el Instituto Wyss ha desarrollado recientemente para aprovechar la el poder del análisis de datos, el aprendizaje automático y la informática para abordar una serie de enfermedades diferentes. Estos diferentes enfoques ahora se están implementando para evaluar rápidamente la actividad potencial de los medicamentos existentes contra COVID-19.
El primero utiliza un algoritmo de aprendizaje automático patentado llamado DRUID (DRUg Indication Discoverer) desarrollado por el científico senior Diogo Camacho, Doctor. y su equipo, que analiza los datos de expresión génica generados con decenas de miles de compuestos farmacológicos conocidos e identifica aquellos que tienen el potencial de revertir un patrón de expresión de estado de enfermedad y un fenotipo a uno normal. Anteriormente se usó para identificar con éxito compuestos que tienen el potencial de combatir el cáncer y ahora se usa para analizar los patrones de expresión génica de las células pulmonares humanas infectadas con el virus CoV-2 y cómo diferentes medicamentos cambian esos patrones.
El segundo enfoque, Reutilización de la dinámica molecular, creado por el científico sénior Charles Reilly, Ph.D. y su equipo, utiliza técnicas de simulación molecular basadas en computadora multiescala para crear versiones virtuales de moléculas cuyas propiedades se pueden modelar y analizar. El equipo lo ha utilizado para modelar la proteína Spike que se encuentra en el nuevo virus CoV-2 y desarrollar pequeñas moléculas dirigidas contra una región específica de la proteína. Cuando se probaron en células cultivadas infectadas con virus CoV-2 pseudotipados y nativos, algunos de estos nuevos compuestos inhibieron la infección en los primeros estudios. Como parte del programa DARPA, el equipo ahora está integrando esta información con datos estructurales de otros medicamentos que inhiben la infección por CoV-2 para identificar compuestos adicionales aprobados por la FDA que podrían tener efectos aún más potentes.
El tercero , NemoCAD (modelo de red para el descubrimiento consciente de la causalidad), diseñado por el ingeniero senior Richard Novak, Ph.D. y su equipo, utiliza un algoritmo basado en análisis de redes para comparar las redes genéticas encontradas en pacientes con COVID-19 con las de pacientes sanos e identifica fármacos que podrían cambiar el estado de la red al de un paciente sano. En trabajos anteriores, el equipo usó este enfoque para identificar los medicamentos aprobados existentes que pueden inducir de forma reversible la animación suspendida en renacuajos o normalizar anomalías de comportamiento en un modelo de ratón con síndrome de Rett.
En el Instituto Wyss se están utilizando múltiples procesos computacionales para identificar Medicamentos existentes aprobados por la FDA que muestran actividad potencial contra el virus SARS-CoV-2 que causa el COVID-19. Estos medicamentos luego se prueban en los laboratorios de Frieman, Ingber y tenOever en una variedad de sistemas modelo para validarlos. Crédito: Instituto Wyss de la Universidad de Harvard
«Hay tantas ideas científicas geniales y creativas que suceden todo el tiempo en el Instituto Wyss, y reunir estos diferentes proyectos en un proceso unificado los fortalece aún más porque los datos sobre un compuesto que es adquirida usando un método puede luego compartirse con todos los demás que están trabajando en ese compuesto desde un ángulo diferente», dijo Rani Powers, Ph.D., científico sénior del personal que lidera los esfuerzos para coordinar e integrar todos los esfuerzos computacionales y los datos relacionados al programa Therapeutics Discovery. «Cada compuesto que estamos probando tiene una historia que podremos seguir, mostrando su viaje desde el modelado computacional hasta los ensayos in vitro y los modelos animales, y podremos ver cómo se desempeñaron los diferentes ensayos en un compuesto proporcionan una pieza única del rompecabezas que estamos tratando de resolver».
Desde computadoras hasta chips de órganos y modelos animales
El equipo de biología celular de Wyss, que incluye a Ingber, la científica sénior Rachelle Prantil-Baun, Ph.D., la científica del personal Girija Goyal, Ph.D., y los becarios postdoctorales LongLong Si, Ph.D. y Haiqing Bai, Ph.D., recientemente subieron una preimpresión a bioRxiv que describe cómo usaron células pulmonares humanas cultivadas en Lung Airway Chips para identificar dos compuestos aprobados que inhiben la infección con un pseudovirus CoV-2 en concentraciones similares a las observadas en la sangre humana en estudios clínicos. Pero para que cualquiera de estos medicamentos se apruebe rápidamente para su uso en pacientes, deben probarse contra el virus CoV-2 real. Para asegurarse de que sus medicamentos candidatos pudieran continuar su viaje hacia la clínica, Ingber se asoció con Frieman y tenOever, cuyos laboratorios tienen espacios dedicados con la capacidad de realizar pruebas de manera segura con el nuevo virus CoV-2, y juntos crearon un medicamento completo. -tubería de prueba que demostró la seguridad y eficacia de los compuestos contra el virus en modelos animales.
Como parte de la subvención de DARPA, Frieman y tenOever también están estableciendo programas de prueba de chips de órganos en sus propios laboratorios para que puede infectar chips de pulmón humanos con el virus CoV-2 y estudiar las respuestas inflamatorias a nivel de órganos humanos. Los compuestos o combinaciones de fármacos anti-CoV-2 más activos se están probando en modelos animales CoV-2 de tenOever para validar la eficacia, optimizar la dosificación y evaluar la toxicidad. A lo largo del programa DARPA, el equipo también colaborará con otros socios gubernamentales y reguladores para acelerar la traducción de medicamentos que se descubra que son inhibidores efectivos de la infección por CoV-2 para su uso en pacientes.
«A través de nuestro sistema de prueba antiviral basado en células y pulmón en un chip, podremos predecir mejor las terapias candidatas para la prioridad en modelos animales y, finalmente, ensayos en humanos», dijo Frieman.
«The Wyss Institute siempre ha sido una institución muy colaboradora, pero abordar la crisis de COVID-19 ha requerido que vayamos más allá de nuestros muros y más allá de la comunidad inmediata de Boston para identificar socios que puedan aprovechar nuestros avances tecnológicos y agregar sus propias capacidades únicas, como entregar una batuta a un compañero de equipo en una carrera de relevos, para lograr nuestro objetivo compartido de identificar los medicamentos existentes que pueden prevenir esta horrible enfermedad», dijo Ingber. «Estoy seguro de que lo que estamos haciendo tanto interna como externamente nos ayudará a todos a cruzar la línea de meta juntos en los próximos meses».
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Siga las últimas noticias sobre el brote de coronavirus (COVID-19) Proporcionado por Hansjrg Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering Cita: Reutilización de medicamentos aprobados para COVID-19 a un ritmo acelerado pace (2020, 16 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-repurposing-drugs-covid-pace.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.