¿Por qué no tenemos medicamentos para tratar COVID-19 y cuánto tiempo llevará desarrollarlos?
El SARS-CoV-2, el coronavirus que causa la enfermedad COVID-19, es completamente nuevo y ataca a las células de una manera novedosa. Cada virus es diferente y también lo son los medicamentos utilizados para tratarlos. Es por eso que no había un medicamento listo para enfrentar el nuevo coronavirus que solo surgió hace unos meses.
Como biólogo de sistemas que estudia cómo las células se ven afectadas por los virus durante las infecciones, estoy especialmente interesado en la segunda pregunta. Encontrar puntos de vulnerabilidad y desarrollar un medicamento para tratar una enfermedad generalmente lleva años.
Pero el nuevo coronavirus no le está dando al mundo ese tipo de tiempo. Con la mayor parte del mundo encerrado y la amenaza inminente de millones de muertes, los investigadores necesitan encontrar un medicamento efectivo mucho más rápido.
Esta situación nos ha presentado a mis colegas y a mí el desafío y la oportunidad de nuestra vida: ayudar a resolver esta enorme crisis de salud pública y económica planteada por la pandemia mundial de SARS-CoV-2.
Enfrentando esta crisis, reunimos un equipo aquí en el Instituto de Biociencias Cuantitativas (QBI) en la Universidad de California, San Francisco, para descubrir cómo el virus ataca las células.
Pero en lugar de tratar de crear un nuevo medicamento basado en esta información, primero buscamos ver si hay algún medicamento disponible hoy que pueda interrumpir estas vías y combatir el coronavirus.
El equipo de 22 laboratorios, que llamamos QCRG, está trabajando a una velocidad vertiginosa, literalmente durante todo el día y en turnos, los siete días de la semana. Me imagino que esto es lo que se siente estar en esfuerzos de guerra como el grupo de descifrado de códigos Enigma durante la Segunda Guerra Mundial, y nuestro equipo también espera desarmar a nuestro enemigo al comprender su funcionamiento interno.
Un oponente sigiloso
En comparación con las células humanas, los virus son pequeños y no pueden reproducirse por sí solos. El coronavirus tiene alrededor de 30 proteínas, mientras que una célula humana tiene más de 20,000.
Para sortear este conjunto limitado de herramientas, el virus convierte hábilmente al cuerpo humano contra sí mismo. Las vías hacia una célula humana normalmente están bloqueadas por invasores externos, pero el coronavirus usa sus propias proteínas como llaves para abrir estas «cerraduras» e ingresar a las células de una persona.
Una vez dentro, el virus se une a las proteínas que la célula usa normalmente para sus propias funciones, esencialmente secuestrando la célula y convirtiéndola en una fábrica de coronavirus. A medida que los recursos y la mecánica de las células infectadas se reorganizan para producir miles y miles de virus, las células comienzan a morir.
Las células pulmonares son particularmente vulnerables a esto porque expresan altas cantidades de la proteína de «bloqueo» que el SARS-CoV-2 utiliza para la entrada. La muerte de una gran cantidad de células pulmonares de una persona provoca los síntomas respiratorios asociados con COVID-19.
Hay dos formas de contraatacar. Primero, las drogas podrían atacar las proteínas propias del virus, impidiéndoles realizar trabajos como ingresar a la célula o copiar su material genético una vez que están dentro. Así es como funciona remdesivir, un medicamento actualmente en ensayos clínicos para COVID-19.
Un problema con este enfoque es que los virus mutan y cambian con el tiempo. En el futuro, el coronavirus podría evolucionar de manera que inutilice un medicamento como remdesivir. Esta carrera armamentista entre drogas y virus es la razón por la que necesita una nueva vacuna contra la gripe cada año.
Alternativamente, un medicamento puede funcionar al bloquear la interacción de una proteína viral con una proteína humana que necesita.
Este enfoque, que esencialmente protege la maquinaria del huésped, tiene una gran ventaja sobre la desactivación del virus en sí, porque la célula humana no cambia tan rápido.
Una vez que encuentre un buen medicamento, debería seguir funcionando. Este es el enfoque que está tomando nuestro equipo. Y también puede funcionar contra otros virus emergentes.
Aprender los planes del enemigo.
Lo primero que nuestro grupo tenía que hacer era identificar cada parte de la fábrica celular en la que se basa el coronavirus para reproducirse. Necesitábamos descubrir qué proteínas secuestraba el virus.
Para hacer esto, un equipo de mi laboratorio realizó una expedición de pesca molecular dentro de las células humanas. En lugar de un gusano en un anzuelo, utilizaron proteínas virales con pequeñas etiquetas químicas adheridas a ellas, lo que se denominó «cebo».
Pusimos estos cebos en células humanas cultivadas en laboratorio y luego los sacamos para ver qué atrapamos. Cualquier cosa que se pegó fue una proteína humana que el virus secuestra durante la infección.
Para el 2 de marzo, teníamos una lista parcial de las proteínas humanas que el coronavirus necesita para prosperar. Estas fueron las primeras pistas que pudimos usar. Un miembro del equipo envió un mensaje a nuestro grupo, «Primera iteración, solo 3 cebos … próximos 5 cebos por venir». La pelea estaba en marcha.
Contraataque
Una vez que tuvimos esta lista de objetivos moleculares que el virus necesita para sobrevivir, los miembros del equipo corrieron para identificar compuestos conocidos que podrían unirse a estos objetivos y evitar que el virus los use para replicarse.
Si un compuesto puede evitar que el virus se copie en el cuerpo de una persona, la infección se detiene. Pero no puede simplemente interferir con los procesos celulares a voluntad sin potencialmente causar daño al cuerpo. Nuestro equipo necesitaba asegurarse de que los compuestos que identificamos serían seguros y no tóxicos para las personas.
La forma tradicional de hacerlo implicaría años de estudios preclínicos y ensayos clínicos que cuestan millones de dólares. Pero hay una forma rápida y básicamente gratuita de evitar esto: mirar a los 20,000 medicamentos aprobados por la FDA que ya han sido probados de seguridad. Tal vez hay una droga en esta gran lista que puede combatir el coronavirus.
Nuestros químicos utilizaron una base de datos masiva para unir los medicamentos y proteínas aprobados con los que interactúan con las proteínas de nuestra lista. Encontraron 10 drogas candidatas la semana pasada.
Por ejemplo, uno de los éxitos fue un medicamento contra el cáncer llamado JQ1. Si bien no podemos predecir cómo este medicamento podría afectar el virus, tiene una buena probabilidad de hacer algo. A través de las pruebas, sabremos si eso ayuda a los pacientes.
Enfrentando la amenaza de cierres fronterizos mundiales, enviamos inmediatamente cajas de estos 10 medicamentos a tres de los pocos laboratorios del mundo que trabajan con muestras de coronavirus vivos: dos en el Instituto Pasteur en París y el Monte Sinaí en Nueva York.
Para el 13 de marzo, las drogas se estaban probando en las células para ver si impiden que el virus se reproduzca.
Despachos desde el campo de batalla
Nuestro equipo pronto aprenderá de nuestros colaboradores en el monte. Sinai y el Instituto Pasteur si alguno de estos primeros 10 medicamentos funciona contra las infecciones por SARS-CoV-2.
Mientras tanto, el equipo continuó pescando con cebos virales, encontrando cientos de proteínas humanas adicionales que el coronavirus coopta. Pronto publicaremos los resultados en el repositorio en línea BioRxiv.
La buena noticia es que hasta ahora, nuestro equipo ha encontrado 50 medicamentos existentes que se unen a las proteínas humanas que hemos identificado. Este gran número me da esperanzas de que podamos encontrar un medicamento para tratar COVID-19.
Si encontramos un medicamento aprobado que incluso ralentiza la progresión del virus, los médicos deberían poder comenzar a administrarlo a los pacientes rápidamente y salvar vidas.
Autor: Nevan Krogan Profesor y Director del Instituto de Biociencias Cuantitativas, Universidad de California, San Francisco. Este artículo fue publicado en The Conversation bajo una licencia Creative Commons.