Una de las características definitorias de Covid-19 es la respuesta inmune excesiva que puede ocurrir en casos severos. Este estallido de reacción exagerada inmune, también llamada tormenta de citoquinas, daña los pulmones y puede ser fatal.
Un equipo de investigadores del MIT ha desarrollado proteínas especializadas, similares en estructura a los anticuerpos, que creen que podrían absorber este exceso de citocinas.
"La idea es que pueden inyectarse en el cuerpo y unirse a las citocinas excesivas generadas por la tormenta de citocinas, eliminando las citocinas excesivas y aliviando los síntomas de la infección", dice Rui Qing, un científico investigador del MIT que esuno de los autores principales del estudio.
Los investigadores informaron sus hallazgos iniciales en la revista Quarterly Review of Biphysics QRB Discovery, y ahora esperan comenzar a probar sus proteínas en células humanas y en modelos animales de liberación de citocinas e infección por coronavirus.
Shuguang Zhang, científico investigador principal en el Laboratorio de Arquitectura Molecular del MIT Media Lab, también es autor principal del artículo. Shilei Hao, científico visitante del MIT, es el autor principal del estudio, y David Jin, CEOy presidente de Avalon GloboCare, también es autor.
una esponja molecular
El trabajo de los investigadores para bloquear las tormentas de citoquinas surgió de un proyecto que Zhang comenzó hace 10 años para desarrollar versiones modificadas de proteínas embebidas en la membrana. Estas proteínas generalmente son difíciles de estudiar porque una vez que se extraen de la membrana celular, solomantener su estructura si están suspendidos en tipos especiales de detergentes.
Después de trabajar en el problema durante varios años, Zhang y Qing desarrollaron un método para modificar las regiones hidrofóbicas de estas proteínas, haciéndolas solubles en agua y mucho más fáciles de estudiar. Su método, llamado código QTY, requiere reemplazar algunos hidrofóbicosaminoácidos con aminoácidos hidrófilos que tienen estructuras similares. La leucina se convierte en glutamina, la isoleucina y la valina se convierten en treonina, y la fenilalanina se convierte en tirosina.
Tras el desarrollo del código QTY, Jin se acercó al laboratorio de Zhang con la idea de diseñar versiones solubles en agua de proteínas conocidas como receptores de citoquinas. Estos receptores se encuentran en la superficie de las células inmunes, donde se unen a las citocinas, proteínas de señalizaciónque estimulan la inflamación y otras respuestas inmunes.
Jin creía que las proteínas que imitan estos receptores de citoquinas podrían ayudar a combatir las tormentas de citoquinas, que pueden ser producidas por infecciones virales o bacterianas, como el VIH y la hepatitis. También pueden ocurrir como un efecto secundario de la inmunoterapia contra el cáncer.
En abril de 2019, el equipo de Zhang se propuso diseñar proteínas que pudieran absorber estos citoquinas en exceso como una esponja. Para ello, utilizaron el código QTY para hacer versiones solubles en agua de los receptores de citocinas. Cuando las proteínas son solubles en agua,pueden viajar eficientemente a través del torrente sanguíneo humano, mientras que las versiones originales e hidrofóbicas de las proteínas probablemente se adhieran a las células que encontraron.
Los investigadores también unieron un segmento de anticuerpo llamado región Fc a sus proteínas receptoras solubles en agua. Esta región ayuda a estabilizar aún más las proteínas en el torrente sanguíneo y hace que sea menos probable que sean atacadas por el sistema inmunitario.
Los investigadores diseñaron proteínas que imitan seis receptores de citocinas diferentes, que pueden unirse a citocinas como el interferón y la interleucina, así como a una clase de citocinas llamadas quimiocinas. En las pruebas de laboratorio de la fuerza de unión de las proteínas, los investigadores descubrieron que susLas proteínas fueron capaces de unirse a las citocinas con una fuerza similar a la de los receptores de citocinas naturales.
"Los receptores de citocinas que diseñamos absorberán la mayoría de las citocinas excesivas que se liberan durante la tormenta de citocinas", dice Jin.
Impulsado por la curiosidad
En marzo, cuando la evidencia comenzó a sugerir que el virus SARS-CoV-2 inducía tormentas de citoquinas en algunos pacientes, los investigadores se dieron cuenta de que las proteínas receptoras que habían diseñado podrían ayudar. Decidieron publicar rápidamente los resultadoshan generado hasta ahora, y ahora planean hacer pruebas adicionales en células humanas y en modelos animales de infección por Covid-19.
La utilidad potencial de este enfoque subraya la importancia de la "investigación impulsada por la curiosidad", dice Zhang.
"Resulta que nuestra investigación iniciada en abril de 2019 es directamente relevante para el tratamiento de pacientes infectados con Covid-19", dice. "La investigación impulsada por la curiosidad o incluso proactiva a menudo conduce a la preparación, que es clave para prevenirfuturos desastres "
Los investigadores han solicitado patentes sobre las proteínas que diseñaron, así como sobre su enfoque general para crear receptores de citocinas solubles en agua. Esperan obtener la licencia de la tecnología rápidamente y colaborar con compañías farmacéuticas y biotecnológicas que pueden ayudar a avanzarhacia ensayos clínicos.
"Obviamente, este enfoque necesitará más estudios en animales y estudios clínicos potencialmente humanos", dice Jin. "Pero confiamos en que este descubrimiento contribuirá a las aplicaciones clínicas para abordar enfermedades virales que involucran tormentas de citoquinas".
La investigación fue financiada principalmente por Avalon GloboCare, y también por una beca del Consejo de Becas de China y la Universidad de Chongqing, China.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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