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MUNDO ANIMAL. Cómo las Llamas están ayudando a los científicos a encontrar tratamientos efectivos para el COVID-19

 

Las Llamas generan de forma natural anticuerpos que son más pequeños que los humanos y fáciles de manipular para los científicos. Los anticuerpos extraídos de llamas llamadas Winter (centro, mirando a la izquierda) y Wally ahora se están utilizando en la lucha contra COVID-19. Fuente: Foto de Tim Coppens

Los rayos X de la fuente de fotones avanzada de Argonne convierten los anticuerpos de Llama en terapias potenciales.

Si bien el mundo ha dado la bienvenida a la noticia de múltiples vacunas contra COVID-19 , la búsqueda de tratamientos efectivos para quienes contraen el virus continúa. Ahora los científicos están buscando lo que podría parecer una fuente poco probable: la llama sudamericana. 

Los investigadores están utilizando los rayos X ultrabrillantes del Advanced Photon Source, un acelerador en el Laboratorio Nacional Argonne (EE.UU.) para ayudar a convertir los anticuerpos de llama generados naturalmente en terapias potencialmente efectivas contra COVID-19. 

"Hemos recibido más de 50 anticuerpos de llama con varias proteínas de SARS-CoV-2 ", dijo el profesor de la Universidad de Chicago y científico senior de Argonne, Andrzej Joachimiak, director del Centro de Biología Estructural en Advanced Photon Source y codirector del Centro. para la Genómica Estructural de Enfermedades Infecciosas.

Estos anticuerpos son parte de colaboraciones en curso con varios socios, incluidos investigadores de los Institutos Nacionales de Salud y el Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel de EE.UU., y se analizarán para ver si combaten la infectividad del virus.

La Fuente de Fotones Avanzada es un poderoso sincrotrón de rayos X ubicado en el Laboratorio Nacional de Argonne (EE.UU.). Fuente: Laboratorio Nacional Argonne

Remedios curativos de camélidos

Si bien puede parecer sorprendente que los científicos estén recurriendo a las Llamas, hay una muy buena razón para ello.

Las Llamas pertenecen a un grupo de mamíferos llamados camélidos, grupo que también incluye camellos y alpacas. Gracias a un capricho de la naturaleza, los camélidos producen un tipo único de anticuerpo contra las enfermedades. Estos anticuerpos, a menudo denominados nanocuerpos, tienen aproximadamente la mitad del tamaño de los anticuerpos producidos por los seres humanos. También son notablemente estables y fáciles de manipular para los científicos.

Esta peculiaridad genética, que hace que los camélidos como las Llamas produzcan no solo anticuerpos más pesados ​​con múltiples cadenas de proteínas, sino también estos más pequeños con cadenas de proteínas únicas, fue descubierta por accidente a fines de la década de 1980 por científicos en Bélgica. Desde entonces, los científicos han trabajado con nanocuerpos de camélidos para crear tratamientos contra varias enfermedades con gran éxito.

“Las llamas generan estos nanocuerpos de forma natural con altos rendimientos y encajan en los bolsillos de la superficie de las proteínas a las que los anticuerpos de mayor tamaño no pueden acceder”, dijo Jason McLellan, profesor asociado de la Universidad de Texas en Austin.

McLellan tiene años de experiencia trabajando con nanocuerpos de camélidos. Él y su estudiante de posgrado Daniel Wrapp, junto con el grupo de Xavier Saelens en Bélgica, han aislado nanocuerpos que han demostrado ser efectivos contra el virus sincitial respiratorio y dos coronavirus: síndrome respiratorio agudo severo (SARS) y síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS).

Cuando se publicó la secuencia genética de SARS-CoV-2 en enero de 2020, McLellan, Wrapp y Saelens trabajaron rápidamente para probar si alguno de los anticuerpos que habían aislado previamente contra el SARS-CoV original (tomado de una llama belga llamada Winter ) también podría unirse y neutralizar el virus. Descubrieron que uno de estos nanocuerpos, que habían caracterizado utilizando las líneas de luz del Centro de Biología Estructural en la Fuente de Fotones Avanzados,  podría ser eficaz contra el SARS-CoV-2 . McLellan dijo que este nanocuerpo, llamado VHH72, está ahora en desarrollo como tratamiento para COVID-19. Él y Wrapp recibieron un premio Golden Goose Award 2020 por esta investigación.

Aislar estos diminutos nanocuerpos es complicado, ya que el cuerpo genera una enorme cantidad de ellos y solo una pequeña fracción está destinada a combatir un virus en particular. Ese es exactamente el problema que los científicos están tratando de solucionar.

Asistencias de Wally y Winter

En un  artículo publicado en Science , Shi y sus colegas dieron a conocer un nuevo método avanzado de espectroscopia de masas para extraer esos nanocuerpos de muestras de sangre de llama. Según Shi y el asistente de investigación Yufei Xiang, autor principal del artículo, el resultado es un gran conjunto de nanocuerpos que se unen bien al virus SARS-CoV-2.

Wally, llamado así por el labrador negro mascota del científico Yi Shi. Fuente: Foto cortesía de la Universidad de Pittsburgh.

Esto es miles de veces mejor que la tecnología actual, específicamente en sus propiedades de selección. Se buscan nanocuerpos que se unan estrechamente al SARS-CoV-2, y con este método obtener un nanocuerpo con calidad de fármaco que sea hasta 10.000 veces más potente.

Al igual que con la investigación de McLellan, el experimento de Shi comenzó con una Llama, esta llamada Wally porque se parece (y por lo tanto comparte un nombre con) su labrador negro. El equipo inmunizó a Wally contra el SARS-CoV-2, esperando dos meses a que se generaran nanocuerpos, y luego Xiang utilizó su nuevo método para analizar los nanocuerpos, identificarlos y cuantificarlos. Terminaron con 10 millones de secuencias de nanocuerpos. 

Estos nanocuerpos pueden permanecer a temperatura ambiente durante seis semanas y son lo suficientemente pequeños como para que se puedan aerosolizar, lo que significa que se pueden inhalar directamente a los pulmones en lugar de moverse a través del torrente sanguíneo.

Con este método, se podrán descubrir miles de nanocuerpos distintos, de ultra alta afinidad para la unión de antígenos específicos. Estos nanocuerpos pueden proporcionar o no un tratamiento para COVID-19, pero la tecnología utilizada para aislarlos será importante en el futuro.

Más recientemente, un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Bonn en Alemania  informó sobre nanocuerpos recién descubiertos  que se unen al SARS-CoV-2 y pueden prevenir lo que se llama "escape mutacional". Esa es la capacidad de un virus para evitar las respuestas inmunitarias mediante la mutación, y un tratamiento que evite que el virus lo haga protegería contra la reinfección. 

Este equipo de investigación combinó varios nanocuerpos en moléculas que atacan simultáneamente diferentes partes del virus, lo que ayuda a evitar que las mutaciones del virus reduzcan la eficacia terapéutica. Estos nanocuerpos se tomaron de una llama y una alpaca inmunizadas contra el virus SARS-CoV-2, y de varios millones de candidatos terminaron con cuatro moléculas que demostraron ser efectivas. 

Solo el tiempo (y más pruebas) dirá si los diversos nanocuerpos se traducirán en tratamientos efectivos contra COVID-19. Pero si lo hacen, tendremos que agradecerle a la adorable Llama.

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