Uddhav Timilsina, Thomas Melendy y Rama Dey-Rao, todos del Departamento de Microbiología e Inmunología, son los desarrolladores clave del nuevo método de detección. Crédito: Sandra Kicman
Después de diecinueve meses de la pandemia, la necesidad de medicamentos antivirales dirigidos contra el COVID-19 es clara, dada la persistencia global del virus, su capacidad para mutar rápidamente a nuevas variantes y la posibilidad de que pueda desarrollarse cepas resistentes a los medicamentos o vacunas existentes.
Pero desarrollar antivirales puede llevar muchos años; los ejemplos de la hepatitis C, el VIH y el virus del papiloma humano (VPH) ilustran las innumerables dificultades que implican tales esfuerzos. La combinación de antivirales que finalmente demostró ser eficaz para curar el virus de la hepatitis C, por ejemplo, estuvo en desarrollo durante décadas.
Un desarrollo prometedor para abordar este desafío es un nuevo método de detección de alto rendimiento diseñado para detectar rápidamente candidatos antivirales contra el virus SARS-CoV2. Fue desarrollado por un equipo de científicos de la Universidad de Buffalo dirigido por Rama Dey-Rao, Ph.D., primer autor y profesor asistente de investigación, y Thomas Melendy, Ph.D., autor principal y profesor, ambos en el Departamento de Microbiología. e Inmunología en la Facultad de Medicina y Ciencias Biomédicas Jacobs de la UB.
Descrito en un artículo publicado a principios de este mes en Antiviral Research, el método de detección está diseñado para identificar una determinada clase de medicamentos antivirales que inhiben el principal Protease (MPro), un objetivo específico del SARS-CoV2.
Los investigadores de la UB informaron que su ensayo de detección cumplió varios objetivos importantes:
- Expresa SARS- CoV-2 Main Protease, mientras que la mayoría de los otros esfuerzos han expresado formas ligeramente alteradas, que no son óptimas para la detección de fármacos.
- Puede evaluar la función de Main Protease en células humanas vivas.
- La El sistema está diseñado para que la inhibición de la Proteasa Principal produzca una señal positiva en un ser vivo. célula. Los sistemas que producen una señal negativa requieren una evaluación adicional para identificar los falsos positivos causados por la toxicidad celular.
«Nuestra contribución fue crear este método de detección para que muchos, incluso miles, de compuestos con actividad contra el SARS-CoV2 puedan detectarse rápidamente en solo horas o días en lugar de semanas o meses usando otros métodos», dijo Melendy.
Agregó que la UB, como la mayoría de las universidades de investigación, acordó hacer que los recursos como este para la pandemia estén fácilmente disponibles para que otros los utilicen.
Se buscan: inhibidores de la proteasa
El nuevo método de detección identifica antivirales que inhiben una enzima llamada Proteasa Principal, que es necesaria para que el SARS-CoV2 se replique. Una vez que el virus ingresa a una célula, la proteasa principal es fundamental para poder producir las otras enzimas virales necesarias para funcionar dentro de la célula infectada a fin de crear más virus y propagación viral.
La ventaja de la El método de detección de la UB es que elimina varios pasos que suelen estar involucrados en la detección de medicamentos antivirales.
Melendy explicó que, en la mayoría de los casos, los inhibidores de las enzimas virales se desarrollan al encontrar y diseñar moléculas que primero se dirigen a la enzima viral en un tubo de ensayo. A partir de ahí, se deben realizar pruebas adicionales para determinar su toxicidad, su capacidad para ingresar a las células humanas y, una vez dentro de ellas, su efectividad.
Después de eso, continuó, los candidatos a fármacos deben probarse contra infección viral de células humanas, que requiere una instalación de bioseguridad de nivel 3 que requiere una contención de alto nivel debido a los peligros que implica trabajar con virus vivos. Debido a que las pruebas contra virus vivos son peligrosas, son muy costosas y consumen más tiempo. Como resultado, no es apto para la detección rápida de grandes colecciones de compuestos.
«Por el contrario, el sistema que hemos desarrollado utiliza solo la proteasa principal viral, no todo el virus infeccioso expresado en células humanas». , por lo que ‘aísla’ ese único objetivo viral», dijo Melendy. «Cuando la proteasa principal es funcional, lo que significa que el virus es capaz de replicarse, las células expresarán un biosensor que es dividido por la proteasa principal. Pero si se agrega un inhibidor eficaz de la proteasa principal viral (un fármaco antiviral potencial) a estas células, el biosensor no se escinde y las células emitirán una fluorescencia roja».
«Dado que no hay virus vivo involucrado en la detección de alto rendimiento, el sistema no requiere el costoso y arriesgado BSL- 3 biocontención», dijo Dey-Rao.
«Y dado que todo el proceso ocurre dentro de las células cultivadas vivas, demuestra que cualquier inhibidor identificado debe ser funcional en las células vivas», agregó Melendy.
Una vez que se identifica un inhibidor, los siguientes pasos serían probarlo contra la infección viral de células humanas, en modelos animales y luego en ensayos clínicos. Uddhav Timilsina, Ph.D., asociado postdoctoral en el grupo de Spyridon Stavrou en el Departamento de Microbiología e Inmunología, verificó que este sistema basado en células funciona y que el único fármaco probado que inhibía la proteasa principal en el ensayo UB mostró resultados similares. inhibición de la infección por SARS-CoV2 de células pulmonares humanas.
‘Cócteles’ de fármacos
La capacidad de detectar miles de compuestos de manera eficiente es clave, porque un solo fármaco antiviral generalmente no es efectivo suficiente. Como se ha visto con el VIH y el VHC, es probable que el virus SARS-CoV2 también requiera combinaciones o «cócteles» de antivirales.
«Los antivirales no son ‘perfectos’ y los virus pueden mutar y volverse resistentes a los antivirales , explicó Melendy. «Por lo tanto, es más eficaz desarrollar más de un fármaco contra proteínas diana virales específicas. También es muy ventajoso tratar a las personas con un ‘cóctel’ de más de un fármaco antiviral».
Agregó que algunos Las cepas del VHC ahora están curando de manera efectiva a los pacientes a través de una combinación que incluye un inhibidor de la replicasa del genoma viral de la hepatitis C, otro tipo de enzima viral y la proteasa viral de la hepatitis C.
Melendy señaló que Merck SARS- El antiviral CoV2 que se ha presentado a la Administración de Alimentos y Medicamentos es un inhibidor de la replicasa del genoma del SARS-CoV2. «Combinarlo con un inhibidor de la proteasa principal del SARS-CoV-2 probablemente proporcionaría una terapia más efectiva», dijo Melendy.
Agregó que la mayoría de los expertos en salud pública esperan que el SARS-CoV2 se vuelva endémico en la población mundial, que continúa circulando, causando enfermedades y muertes, los medicamentos antivirales, junto con las vacunas, serán una parte clave para enfrentar esta pandemia.
«Tener más de un medicamento antiviral que funcione contra más de un objetivo viral será fundamental para hacer frente a los brotes, especialmente si surge una variante resistente a los medicamentos, porque ese virus solo sería resistente a una clase de antivirales», dijo.
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Los virólogos publican nuevos hallazgos sobre la opción de tratamiento del SARS-CoV-2 Más información: Rama Dey-Rao et al, A basado en fluorescencia, ganancia de señal, en vivo sistema celular para evaluar la inhibición de la proteasa principal del SARS-CoV-2, Antiviral Research (2021). DOI: 10.1016/j.antiviral.2021.105183 Proporcionado por la Universidad de Buffalo Cita: Nuevo método de biosensor elimina la necesidad de contención de laboratorio de bioseguridad en la detección de medicamentos contra el coronavirus (22 de octubre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https: //medicalxpress.com/news/2021-10-biosensor-method-biosafety-lab-screening.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.