L’estructura del virus SARS-CoV-2: indicis per a un tractament eficaç de la COVID-19

27/05/2020 | SCP
Compartir

Compartir

Facebook
Twitter
Linkedin
Whatsapp
Gmail
Imprimir

En les últimes setmanes, junt amb reconeixement de l’extraordinari treball de tot el personal sanitari en la lluita contra la COVID-19, les mirades de molts i l’atenció dels mitjans s’han tornat cap als científics que busquen tractaments eficaços i vacunes per als efectes d’aquest virus.

La ciència és cada vegada més interdisciplinària i això es fa més palès en les anomenades ciències de la vida. La virologia no n’és una excepció: tradicionalment ha sigut un camp amb una intensa interacció entre bioquímics, biofísics, biòlegs cel·lulars, microbiòlegs, físics, matemàtics i altres científics. Per això no és estrany que investigadors de totes aquestes àrees hagen contribuït a l’al·luvió de publicacions sobre el virus SARS-CoV-2 en revistes científiques acreditades, que s’ha produït en els últims mesos.

La biofísica, amb el seu enfocament alhora interdisciplinari i de ciència bàsica, pot aportar informació molt valuosa per als que treballen buscant remeis per a la COVID-19. En primer lloc, posant la «lupa» de tècniques de microscòpia avançada sobre aquestes diminutes partícules (uns 100 nanometres), un centenar de vegades més xicotetes que les nostres cèl·lules. Les «espigues» (proteïna S, de spike) que veiem en moltes il·lustracions «coronant» aquest virus amb forma esfèrica són clau en la infecció de les nostres cèl·lules. Malgrat la letalitat del SARS-CoV-2, la coberta de lípids del virus es desfà ràpidament amb un poc de sabó, que trenca la seua estructura i l’inactiva.

Recentment s’ha obtingut mitjançant difracció de raigs X l’estructura a escala atòmica d’aqueixes «espigues» que interaccionen amb receptors específics (ACE2) de la membrana de les cèl·lules humanes, com una clau entra en un pany. Poc després, es va publicar la reconstrucció 3D per criomicroscòpia electrònica (cryo-EM) més esperada després de la de la proteïna S, la del receptor ACE2 de la cèl·lula hoste del virus. L’ACE2 és una proteïna de membrana que s’expressa en pulmons, el cor, els renyons i l’intestí. Constitueix la porta d’entrada al virus. La nova imatge per cryo-EM de la unió entre les proteïnes S i ACE2 té un extraordinari valor per a tractar d’inhibir aquest primer pas de la infecció. A més, el coneixement d’aquests detalls també ha revelat que aquesta unió S-ACE2 explica en part la major capacitat de contagi d’aquest virus respecte a altres coronavirus coneguts.

Una vegada que el virus s’ha introduït en la cèl·lula, el procés de replicació de l’ARN del virus requereix l’escissió de proteïnes duta a terme per les proteases. Una altra fita recent en la determinació estructural per raigs X és l’obtenció de l’arquitectura 3D a escala atòmica de la proteasa principal (Mpro) del virus. És de gran importància perquè assenyala una diana terapèutica per als fàrmacs antivirals. De fet, ja s’han assajat diversos inhibidors de la Mpro i, en paral·lel se estan usant eines bioinformàtiques per a seleccionar fàrmacs contra la Mpro.

Les estratègies per a anul·lar l’activitat del virus basades en l’estructura i la funció de les proteïnes que el componen poden ser molt diverses. En el nostre laboratori de Biofísica Molecular de la Universitat Jaume I s’han dut a terme diversos estudis experimentals en col·laboració amb el Laboratori de Coronavirus del CNB-CSIC a Madrid sobre el SARS-CoV (responsable del SARS i d’un brot en el sud-est asiàtic en 2002). L’objectiu era reduir la patogenicitat del virus inhibint la funció de canal iònic de la proteïna E (de l’embolcall), també present en el SARS-CoV-2 actual. Els resultats, sotmesos a test en models animals, mostren clarament como una mutació en un únic aminoàcid d’una xicoteta proteïna del virus pot canviar radicalment la seua patogenicitat.

L’anàlisi estructural de les proteïnes funcionals del virus és, doncs, clau. La funció d’una proteïna està estretament relacionada amb la seua arquitectura 3D i la determinació d’aquesta dona pistes no només sobre les dianes terapèutiques sinó també sobre les substàncies actives a explorar.

La investigació traslacional interdisciplinària és la via per a continuar avançant i obtindre resultats. Però el treball científic és una tasca a llarg termini. I el seu suport econòmic una inversió molt rendible malgrat que amb freqüència es veja com una despesa. És necessari que els responsables de la política científica prenguen consciència d’aquest fet. No obstant això, hi ha motius per a ser optimistes: tot aquest treball de recerca, ara accelerat per necessitat, acabarà donant els seus fruits i no és aventurat pensar que en uns mesos tindrem antivirals i vacunes disponibles contra la COVID-19.

Vicente Aguilella Fernández, catedràtic de Física Aplicada. Laboratori de Biofísica Molecular. Departament de Física de la Universitat Jaume I.

Informació proporcionada per: Servei de Comunicació i Publicacions