En una prueba de efectividad antiviral contra el virus que causa COVID-19, un extracto de algas comestibles superó sustancialmente el remdesivir, el antiviral estándar actual utilizado para combatir la enfermedad. Heparina, un anticoagulante común y una variante de heparina despojada de supropiedades anticoagulantes, realizadas a la par con remdesivir en la inhibición de la infección por SARS-CoV-2 en células de mamífero.
Publicado en línea hoy en Descubrimiento celular , la investigación es el último ejemplo de una estrategia de señuelo que los investigadores del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios CBIS del Instituto Politécnico Rensselear están desarrollando contra virus como el nuevo coronavirus que generó la actual crisis de salud global.
La proteína espiga en la superficie del SARS-CoV-2 se adhiere al receptor ACE-2, una molécula en la superficie de las células humanas. Una vez asegurado, el virus inserta su propio material genético en la célula, secuestrando la maquinaria celular paraproducen virus de réplica. Pero el virus podría fácilmente ser persuadido para que se adhiera a una molécula señuelo que ofrezca un ajuste similar. El virus neutralizado quedaría atrapado y eventualmente se degradaría de forma natural.
Investigaciones anteriores han demostrado que esta técnica de señuelo funciona para atrapar otros virus, incluidos el dengue, el zika y la gripe A.
"Estamos aprendiendo cómo bloquear la infección viral, y ese es el conocimiento que vamos a necesitar si queremos enfrentar rápidamente las pandemias", dijo Jonathan Dordick, investigador principal y profesor de ingeniería química y biológica en el Instituto Politécnico Rensselaer"La realidad es que no tenemos grandes antivirales. Para protegernos contra futuras pandemias, necesitaremos un arsenal de enfoques que podamos adaptar rápidamente a los virus emergentes".
El Descubrimiento celular el papel prueba la actividad antiviral en tres variantes de heparina heparina, heparina trisulfatada y una heparina de bajo peso molecular no anticoagulante y dos fucoidanos RPI-27 y RPI-28 extraídos de algas marinas. Los cinco compuestos son cadenas largas demoléculas de azúcar conocidas como polisacáridos sulfatados, una conformación estructural que los resultados de un estudio vinculante publicado a principios de este mes en Antiviral Research sugirieron como un señuelo efectivo.
Los investigadores realizaron un estudio de respuesta a la dosis conocido como EC50, abreviatura de la concentración efectiva del compuesto que inhibe el 50% de la infectividad viral, con cada uno de los cinco compuestos en células de mamíferos. Para los resultados de un EC50, quese dan en una concentración molar, un valor más bajo indica un compuesto más potente.
RPI-27 produjo un valor de EC50 de aproximadamente 83 nanomolar, mientras que una prueba in vitro de remdesivir similar publicada previamente e independiente en las mismas células de mamífero arrojó un EC50 de 770 nanomolar. La heparina produjo un EC50 de 2.1 micromolar, o aproximadamente unotercero tan activo como remdesivir, y un análogo no anticoagulante de heparina produjo una CE50 de 5.0 micromolar, aproximadamente un quinto tan activo como remdesivir.
Una prueba separada no encontró toxicidad celular en ninguno de los compuestos, incluso a las concentraciones más altas probadas.
"Lo que nos interesa es una nueva forma de contraer la infección", dijo Robert Linhardt, profesor de química y biología química Rensselaer que está colaborando con Dordick para desarrollar la estrategia señuelo ". El pensamiento actual es que la infección por COVID-19comienza en la nariz, y cualquiera de estas sustancias podría ser la base para un aerosol nasal. Si simplemente pudiera tratar la infección temprano, o incluso tratarla antes de tener la infección, tendría una forma de bloquearla antes de que ingrese al cuerpo"
Dordick agregó que los compuestos de algas "podrían servir como base para un enfoque de administración oral para abordar la posible infección gastrointestinal".
Al estudiar los datos de secuenciación del SARS-CoV-2, Dordick y Linhardt reconocieron varios motivos en la estructura de la proteína espiga que prometían un ajuste compatible con la heparina, un resultado confirmado en el estudio de unión. La proteína espiga está fuertemente incrustada en glucanos, una adaptación que lo protege de las enzimas humanas que podrían degradarlo, y lo prepara para unirse con un receptor específico en la superficie celular.
"Es un mecanismo muy complicado del que francamente no conocemos todos los detalles, pero estamos obteniendo más información", dijo Dordick. "Una cosa que ha quedado clara con este estudio es que cuanto más grande es la molécula, másmejor ajuste. Los compuestos más exitosos son los polisacáridos sulfatados más grandes que ofrecen un mayor número de sitios en las moléculas para atrapar el virus ".
La modelización molecular basada en el estudio de unión reveló sitios en la proteína espiga donde la heparina pudo interactuar, lo que aumenta las posibilidades de polisacáridos sulfatados similares.
"Esta emocionante investigación de los profesores Dordick y Linhardt se encuentra entre varios esfuerzos de investigación en curso en CBIS, así como en otros lugares de Rensselaer, para abordar los desafíos de la pandemia de COVID-19 a través de nuevos enfoques terapéuticos y la reutilización de medicamentos existentes", dijoDirector de CBIS Deepak Vashishth.
"Los polisacáridos sulfatados inhiben eficazmente el SARS-CoV-2 in vitro" se publicó en Descubrimiento celular con el apoyo de la Fundación Nacional de Investigación de Corea. En Rensselaer, Dordick y Linhardt se unieron en la investigación por Paul S. Kwon, Seok-Joon Kwon, Weihua Jin, Fuming Zhang y Keith Fraser, y por investigadores delInstituto de Investigación de Biociencia y Biotecnología de Corea en Cheongju, República de Corea, y la Universidad Tecnológica de Zhejiang en Hangzhou, China.
Las imágenes de resonancia magnética de los cerebros de 130 mamíferos, incluidos los humanos, indican una conectividad igual
Virus de laboratorio que imita el virus COVID-19
Platón tenía razón: la Tierra está hecha, en promedio, de cubos
Las emisiones globales de metano se disparan a niveles récord
Los neandertales pueden haber tenido un umbral más bajo para el dolor
El bloqueo de COVID-19 causó una reducción global del 50 por ciento en las vibraciones de la tierra ligadas a los humanos