Fármacos ya aprobados para la diabetes tipo 2, la hepatitis C y el VIH podrían actuar contra el coronavirus

El coronavirus se fue propagando por el mundo y desarrollando mutaciones que dieron lugar a variantes de preocupación más transmisibles. Uno de los desafíos de hoy es conseguir tratamientos que puedan seguir siendo efectivos aunque diferentes variantes afecten a las personas. Un estudio realizado en los Estados Unidos y el Reino Unido demostró que dos enzimas del coronavirus fueron inhibidas por fármacos que ya han sido aprobados para indicar en otras enfermedades que afectan a los seres humanos.

Se trata de las enzimas del coronavirus que se llaman Mpro y PLpro. Y los investigadores identificaron fármacos inhibidores que potencialmente puede ser útiles para el COVID-19. El descubrimiento de los inhibidores se llevó a cabo con una estrategia de cribado novedosa, que podría utilizarse en otros estudios.

Los detalles sobre los inhibidores de la proteasa -y la estrategia de cribado- fueron publicados en la revista especializada Communications Biology. Hicieron ensayos de la enzima proteasa en células como parte de la estrategia de cribado. Otras partes incluyen evaluaciones de la actividad antiviral y bioquímica, así como determinaciones estructurales para la rápida identificación de inhibidores de la proteasa con baja citotoxicidad.

Entre los fármacos ya aprobados que estudiaron para COVID-19 se incluyen drogas para diabetes tipo 2, la hepatitis C y el VIH. El equipo descubrió que esos fármacos inhiben ciertas enzimas virales, llamadas proteasas, que son esenciales para la replicación del coronavirus en las células humanas infectadas.

La nueva estrategia fue llevada a cabo por científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania y la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, y de la Universidad de Cardiff, en el Reino Unido. Los científicos señalaron que las proteasas son objetivos atractivos porque están bien conservadas y son cruciales para la replicación del virus.

“Las vacunas contra el coronavirus se dirigen a la proteína de la Espiga, pero esta proteína está sometida a una fuerte presión de selección y, como hemos visto con Ómicron, puede sufrir mutaciones significativas”, dijo la doctora Joyce Jose, de Penn State, autora principal del estudio. “Sigue habiendo una necesidad urgente de agentes terapéuticos para el coronavirus SARS-CoV-2 que se dirijan a partes del virus distintas de la proteína de la espiga que no tengan tanta probabilidad de evolucionar”, remarcó.

Investigaciones anteriores han demostrado que enzimas como Mpro y PLpro- son objetivos prometedores para el desarrollo de fármacos antivirales. El tratamiento Paxlovid de la empresa Pfizer contra el COVID-19, por ejemplo, se dirige a la Mpro. Ese medicamento fue aprobado a fines de enero pasado por la autoridad regulatoria de Europa que lo recomendó para el tratamiento del COVID-19 “en los adultos que no necesitan asistencia respiratoria pero que presentan un riesgo de que la enfermedad se agrave”.

Según la doctora Jose, las enzimas que estudiaron son relativamente estables. Por lo cual es poco probable que desarrollen rápidamente mutaciones resistentes a los medicamentos. Katsuhiko Murakami, profesor de bioquímica y biología molecular de Penn State, señaló que estas proteasas del virus, por su capacidad de escindir, o cortar, proteínas, son esenciales para la replicación del SARS-CoV-2 en las células infectadas.

“El SARS-CoV-2 produce largas proteínas, llamadas poliproteínas, a partir de su genoma de ARN que deben ser escindidas en proteínas individuales por estas proteasas de forma ordenada, lo que lleva a la formación de enzimas y proteínas virales funcionales para iniciar la replicación del virus una vez que entra en una célula”, explicó Murakami. “Si se inhibe una de estas proteasas, se podría detener la propagación del coronavirus en la persona infectada”, agregó.

El equipo diseñó un ensayo para identificar rápidamente los inhibidores de las proteasas Mpro y PLpro en células humanas vivas. “Aunque hay otros ensayos disponibles, diseñamos nuestro novedoso ensayo para que pudiera realizarse en células vivas, lo que nos permitió medir simultáneamente la toxicidad de los inhibidores para las células humanas”, dijo Jose.

Los investigadores utilizaron su ensayo para probar una biblioteca de 64 compuestos -incluyendo inhibidores de las proteasas del VIH y de la hepatitis C; proteasas de cisteína, que se dan en ciertos parásitos protozoarios; y dipeptidil peptidasa, una enzima humana implicada en la diabetes de tipo 2- para comprobar su capacidad de inhibir las enzimas.

De los 64 compuestos, el equipo identificó once que afectaban a la actividad de la Mpro y cinco que afectaban a la actividad de la PLpro, basándose en una reducción del 50% de la actividad de la proteasa con un 90% de viabilidad celular.

Anoop Narayanan, profesor de investigación asociado de bioquímica y biología molecular, supervisó la actividad de los compuestos mediante microscopía confocal en vivo. “Diseñamos el experimento de manera que si el compuesto afectaba a las proteasas, se viera la fluorescencia en ciertas zonas de la célula”, dijo Narayanan.

A continuación, el equipo evaluó la actividad antiviral de los 16 inhibidores de PLpro y Mpro contra los virus del SARS-CoV-2 en células humanas vivas. Descubrieron que ocho de ellos tenían actividades antivirales dependientes de la dosis contra el coronavirus.

Concretamente, descubrieron que la sitagliptina y el daclatasvir inhiben a la enzima PLpro, y el MG-101, el HCl de licorina y el mesilato de nelfinavir inhiben a la Mpro. Además, el equipo descubrió que el MG-101 también dificultaba la capacidad del virus para infectar las células al inhibir el procesamiento de la proteasa de la proteína de la Espiga.

“Descubrimos que cuando las células se trataban con los inhibidores seleccionados, sólo el inhibidor MG-101 afectaba a la entrada del virus en las células”, dijo Narayanan. Además, los investigadores descubrieron que el tratamiento de las células con una combinación de inhibidores de Mpro y PLpro tenía un efecto antiviral aditivo, proporcionando una inhibición aún mayor de la replicación del coronavirus.

“En el cultivo celular, demostramos que si se combinan los inhibidores de Mpro y PLpro, se consigue un efecto más potente sobre el virus sin aumentar la toxicidad”, dijo Jose. “Esta inhibición combinada es muy potente”, resaltó.

Para investigar el mecanismo por el que MG-101 inhibe la actividad de la proteasa Mpro, los científicos, entre los que se encuentra Manju Narwal, becaria postdoctoral en bioquímica y biología molecular, utilizaron la cristalografía de rayos X. De esta manera obtuvieron una estructura de alta resolución de MG-101 en complejo con Mpro.

“Pudimos ver cómo el compuesto MG-101 interactuaba con el sitio activo de la Mpro”, dijo Narwal. “Este inhibidor imita a la poliproteína y se une de forma similar a la proteasa, bloqueando así que la proteasa se una a la poliproteína y la corte, que es un paso esencial en la replicación del virus”, señaló. Murakami añadió: “Al comprender cómo se une el compuesto MG-101 al sitio activo, podemos diseñar nuevos compuestos que pueden ser aún más eficaces”.

De hecho, el equipo está diseñando nuevos compuestos basados en las estructuras que determinaron mediante cristalografía de rayos X. También tienen previsto probar los fármacos combinados que ya han demostrado su eficacia in vitro en ratones.

Aunque los científicos estudiaron la variante Delta del coronavirus, dijeron que los fármacos probablemente serán eficaces contra Ómicron y futuras variantes porque se dirigen a partes del virus que probablemente no muten de forma significativa.

“El desarrollo de fármacos antivirales de amplio espectro contra una amplia gama de coronavirus es la estrategia de tratamiento definitiva para las infecciones por coronavirus circulantes y emergentes”, dijo Jose. “Nuestra investigación muestra que la readaptación de ciertos fármacos aprobados por la FDA que demuestran eficacia en la inhibición de las actividades de Mpro y PLpro puede ser una estrategia útil en la lucha contra el SARS-CoV-2″.

La investigación contó con financiamiento de los Institutos Nacionales de la Salud, la Oficina Galesa para la Ciencia y los Institutos Huck de Ciencias de la Vida de Penn State.

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