Un equipo de científicos de la Universidad de Stanford está trabajando con investigadores de Molecular Foundry, una instalación de usuarios de nanociencia ubicada en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab, para desarrollar un agente antiviral dirigido a genes contra COVID-19.
El año pasado, Stanley Qi, profesor asistente en los departamentos de bioingeniería y biología química y de sistemas en la Universidad de Stanford y su equipo habían comenzado a trabajar en una técnica llamada PAC-MAN, o CRISPR antiviral profiláctico en células humanas, queusa la herramienta de edición de genes CRISPR para combatir la influenza.
Pero todo eso cambió en enero, cuando surgieron las noticias de la pandemia COVID-19. Qi y su equipo se enfrentaron repentinamente con un nuevo virus misterioso para el que nadie tenía una solución clara ". Entonces pensamos, '¿Por qué no?tratamos de usar nuestra tecnología PAC-MAN para combatirlo? '"dijo Qi.
Desde finales de marzo, Qi y su equipo han estado colaborando con un grupo dirigido por Michael Connolly, un asociado principal de ingeniería científica en la Instalación de Nanoestructuras Biológicas en la Fundición Molecular de Berkeley Lab, para desarrollar un sistema que entregue PAC-MAN en las células deun paciente.
Al igual que todos los sistemas CRISPR, PAC-MAN está compuesto por una enzima, en este caso, la enzima que mata el virus Cas13, y una cadena de ARN guía, que ordena a Cas13 que destruya secuencias de nucleótidos específicas en el genoma del coronavirus.codificando el código genético del virus, PAC-MAN podría neutralizar el coronavirus y evitar que se replique dentro de las células.
Todo está en la entrega
Qi dijo que el desafío clave para traducir PAC-MAN de una herramienta molecular a una terapia anti-COVID-19 es encontrar una forma efectiva de administrarlo a las células pulmonares. Cuando el SARS-CoV-2, el coronavirus que causa COVID-19, invade los pulmones, los alvéolos de una persona infectada pueden inflamarse y llenarse de líquido, secuestrando la capacidad de respiración del paciente.
"Pero mi laboratorio no funciona con los métodos de entrega", dijo. Así que el 14 de marzo, publicaron una preimpresión de su artículo, e incluso tuitearon, con la esperanza de llamar la atención de un posible colaborador con experiencia en celularestécnicas de entrega.
Poco después, se enteraron del trabajo de Connolly sobre moléculas sintéticas llamadas lipitoides en la Fundición Molecular.
Los lipitoides son un tipo de imitación peptídica sintética conocida como "peptoide" descubierta por primera vez hace 20 años por el mentor de Connolly, Ron Zuckermann. En las décadas posteriores, Connolly y Zuckermann han trabajado para desarrollar moléculas de administración de peptoides como los lipitoides. Y en colaboración conLos usuarios de Molecular Foundry han demostrado la efectividad de los lipitoides en el suministro de ADN y ARN a una amplia variedad de líneas celulares.
Hoy, los investigadores que estudian los lipitoides para posibles aplicaciones terapéuticas han demostrado que estos materiales no son tóxicos para el cuerpo y pueden suministrar nucleótidos al encapsularlos en pequeñas nanopartículas de solo una milmillonésima parte de un metro de ancho, del tamaño de un virus.
Ahora Qi espera agregar su terapia COVID-19 basada en CRISPR al creciente cuerpo de sistemas de administración de lipitoides de Molecular Foundry.
A fines de abril, los investigadores de Stanford probaron un tipo de lipitoide, el Lipitoide 1, que se autoensambla con ADN y ARN en portadores PAC-MAN en una muestra de células pulmonares epiteliales humanas.
Según Qi, los lipitoides se desempeñaron muy bien. Cuando se empaquetó con PAC-MAN dirigido a coronavirus, el sistema redujo la cantidad de SARS-CoV-2 sintético en solución en más de un 90% ".con un tesoro molecular que transformó nuestra investigación ", dijo.
El equipo planea probar el sistema PAC-MAN / lipitoide en un modelo animal contra un virus SARS-CoV-2 vivo. A ellos se unirán colaboradores de la Universidad de Nueva York y el Instituto Karolinska en Estocolmo, Suecia.
Si tienen éxito, esperan continuar trabajando con Connolly y su equipo para desarrollar aún más las terapias PAC-MAN / lipitoides para el SARS-CoV-2 y otros coronavirus, y explorar la ampliación de sus experimentos para pruebas preclínicas.
"Un suministro eficaz de lipitoides, junto con la orientación CRISPR, podría permitir una estrategia muy poderosa para combatir la enfermedad viral no solo contra COVID-19 sino posiblemente contra cepas virales nuevas con potencial pandémico", dijo Connolly.
"Todos han estado trabajando las 24 horas del día tratando de encontrar nuevas soluciones", agregó Qi, cuyo documento preliminar fue revisado por expertos y publicado recientemente en la revista Celda . "Es muy gratificante combinar experiencia y probar nuevas ideas en todas las instituciones en estos tiempos difíciles"
The Molecular Foundry es una instalación de usuario de la Oficina de Ciencia del DOE.
El trabajo del equipo de Stanford está respaldado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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