Las herramientas biológicas son algunas de las armas más innovadoras en los intentos por erradicar el SARS-CoV-2. Crear enzimas artificiales programadas para atacar el código genético del virus y destruirlo, es un novedoso enfoque de biología sintética que podría usarse para desarrollar una nueva generación de antivirales, según los datos de un trabajo en Nature Communication, publicación en la que el equipo investigador, dirigido por Alex Taylor, del Instituto de Inmunología Terapéutica y Enfermedades Infecciosas de Cambridge (Citiid), de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, informa cómo ha utilizado esta tecnología para 'matar' con éxito al SARS-CoV-2 vivo.
Las enzimas son catalizadores biológicos naturales que permiten las transformaciones químicas necesarias para que el organismo funcione adecuadamente: desde traducir el código genético en proteínas hasta digerir los alimentos, por ejemplo.
"Aunque la mayoría de las enzimas son proteínas, algunas de estas reacciones cruciales son catalizadas por el ARN, un 'primo químico' del ADN, que puede plegarse en enzimas conocidas como ribozimas. Algunas clases de ribozima pueden apuntar a secuencias específicas en otras moléculas de ARN y cortarlas con precisión", explica Taylor.
XNA específicas y no lesivas
Precisamente, en 2014, estos investigadores descubrieron que el material genético artificial conocido como XNA, es decir, alternativas químicas sintéticas al ARN y al ADN que no se encuentran en la naturaleza, podría usarse para crear las primeras enzimas completamente artificiales del mundo, que Taylor denominó XNAzymes, según se publicó en Nature, y a las que Taylor denominó XNAzimas.
Al principio, y tal y como especificaba el artículo, las XNAzimas eran ineficientes y requerían condiciones de laboratorio poco realistas para funcionar. Sin embargo, a principios de este año, su laboratorio informaba, en Nature Chemistry, sobre una nueva generación de XNAzimas, diseñadas para ser mucho más estables y eficientes en condiciones intracelulares.
Las enzimas artificiales se pueden programar para atacar los ARN mutados sin ser lesivas para ARN normal
Según el trabajo, "estas enzimas artificiales pueden cortar moléculas de ARN largas y complejas y son tan precisas que si la secuencia diana difiere en un solo nucleótido -la unidad estructural básica del ARN)- reconocerán que no deben cortarla. Esto significa que se pueden programar para atacar los ARN mutados implicados en el cáncer u otras enfermedades, pero sin ser lesivas para las moléculas de ARN normales".
Según Taylor, "las XNAzimas son 'tijeras moleculares' que reconocen una secuencia particular en el ARN y luego la cortan. Desde el primer momento en el que los científicos publicaron la secuencia de ARN del SARS-CoV-2, nuestro equipo comenzó a buscar secuencias para que nuestras XNAzimas atacaran a este coronavirus".
Menos tiempo de desarrollo
Si bien estas enzimas artificiales se pueden programar para reconocer secuencias de ARN específicas, el núcleo catalítico de la XNAzima -la maquinaria que dirige las 'tijeras'- no cambia, lo que significa que la creación de nuevas XNAzimas se puede realizar en mucho menos tiempo del que normalmente se necesita para desarrollar medicamentos antivirales.
En este sentido, Taylor matiza que "es como tener un par de tijeras en las que el diseño general sigue siendo el mismo, pero puedes cambiar las hojas o los mangos, según el material que quieras cortar. El poder de este enfoque es que, incluso trabajando solo en el laboratorio al comienzo de la pandemia, fue posible generar y examinar algunas de estas XNAzimas en cuestión de días".
Para demostrar que estas XNAzimas eran activas contra el virus SARS-CoV-2 vivo, el equipo de Inmunología Terapéutica y Enfermedades Infecciosas de Cambrigde se asoció posteriormente con el de Nicholas Matheson, aprovechando el Laboratorio de Contención de Nivel 3 de última generación de Citiid, de Cambridge, la instalación académica más grande para el estudio de agentes biológicos de alto riesgo, como el SARS-CoV-2.
Pehuén Pereyra Gerber, quien realizó los experimentos en SARS-CoV-2 en el laboratorio de Matheson, considera que es realmente alentador que, por primera vez, y este ha sido un gran objetivo en este ámbito, tengamos a XNAzimas trabajando como enzimas dentro de las células e inhibiendo la replicación del virus vivo".
Las vacunas contra la covid-19 se basan en moléculas de ARN sintético; es un campo de enorme potencial y desarrollo
A pesar de que lo demostrado es, en este momento, una prueba de principio y, por tanto, aún no se pueden sacar conclusiones, Matheson, señala que hay que recordar que "las vacunas, increíblemente exitosas de las biofarmacéuticas Pfizer y Moderna para covid-19 se basan en moléculas de ARN sintético, por lo que es un campo realmente emocionante y de rápido desarrollo, con un enorme potencial".
El equipo de Taylor comparó las secuencias virales diana con bases de datos de ARN humanos para asegurar que no estuvieran presentes en nuestro propio ARN. Debido a que las XNAzimas son altamente específicas, en teoría esto debería prevenir algunos de los efectos secundarios 'fuera del objetivo' que pueden causar terapias moleculares similares y menos precisas, como la toxicidad hepática.
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