Aprovechar algunas de las características del SARS-CoV-2, virus causante de la Covid-19, para tratar otras enfermedades en el futuro, es el objetivo de este proyecto, dirigido por Luis Humberto Reyes y Juan Carlos Cruz, profesores de la Facultad de Ingeniería de Uniandes, y Juan Carlos Burgos, de la Universidad de Cartagena.
A partir de noviembre de 2019, cuando se supo de su existencia, el SARS-CoV-2 ha estado en el centro de cientos de investigaciones científicas alrededor del mundo. De acuerdo con algunos de estos estudios, este virus posee Glicoproteína S, una proteína que tiene la capacidad de traspasar la membrana de las células humanas y, gracias a esta cualidad, transmitirle su carga viral. Esta característica llamó la atención de los profesores Luis Humberto Reyes, del Departamento de Ingeniería Química y de Alimentos, y Juan Carlos Cruz, del Departamento de Ingeniería Biomédica, quienes llevan varios años trabajando en el desarrollo de nanopartículas que puedan introducir diferentes componentes dentro de las células, por ejemplo, fármacos. “Deben ser capaces de entrar a la célula, y la forma de hacerlo es a través de algo que llamamos péptidos translocantes” señala Reyes, Ph.D. en Ingeniería Química y experto en biología molecular y expresión de proteínas.
El proyecto Study of the Spike (S) glycoprotein from the SARS-Cov-2 as a possible source of translocating peptides of biomedical interest se propone diseñar un péptido traslocante, a partir del análisis de las interacciones de la Glicoproteína S con las células. “Pensamos que, si el virus es capaz de traspasar la célula, quizás esa proteína tenga una parte que podamos tomar y llevar a nuestras nanopartículas, para que funcionen parecido”, explica Reyes.
La Glicoproteína S interactúa con un receptor que está en las células humanas; pero para que el virus ataque, éstas tienen que reconocerla. “Es en ese momento cuando se unen las membranas y la proteína suelta en la célula el contenido de ARN”, explica María Camila Henao, estudiante de la maestría en Ingeniería Química, quien estuvo al frente de la primera fase del proyecto.
El objetivo de esta etapa, liderada por Reyes, era estudiar las interacciones entre la proteína y la membrana de la célula, para comprender su funcionamiento y así poder determinar cuáles son las características necesarias que le permiten a la proteína atravesar la membrana, es decir, que las hacen traslocantes.
Una de esas cualidades es que deben ser anfipáticas; esto significa que están conformadas por una parte hidrofílica, a la cual le gusta el agua, y otra hidrofóbica, que la repele. “La hidrofóbica va a interactuar con la membrana, pero la hidrofílica, es la que nos permitirá, dependiendo de la energía que le apliquemos, que la traspase”, resalta Reyes.
La segunda parte de esta etapa era determinar cuáles de los péptidos -fragmentos de proteína- podrían tener esta cualidad. A partir de simulaciones, el equipo logró seleccionar tres: un péptido señal, que guía a la proteína y determina si encaja con el receptor; un péptido fusión, que se desprende y permite que se unan las dos membranas, y un péptido transmembranal, que interactúa perfectamente con la membrana.
La segunda fase, que aún está en desarrollo, es liderada por el profesor Burgos, experto en simulación y dinámica molecular. Consiste en evaluar, mediante simulaciones, el comportamiento de los péptidos con la membrana de las células y tratar de identificar en ellos propiedades que puedan indicar cuál es el más eficiente y tiene la mejor capacidad de translocación. Esto lo hacen comparando los péptidos candidatos con otros que ya existen y tienen esas características.
“Uno de estos lo trabajé cuando hice mi estancia postdoctoral en la Universidad John Hopkins (EE.UU.). Sabemos que es un penetrador muy fuerte, tiene una secuencia no muy grande y nos permite usarlo porque es muy versátil”, añade Juan Carlos Cruz, experto en bionanotecnología, quien liderará la tercera fase del proyecto.
En esta última etapa se hará la verificación y validación experimental, es decir, una vez seleccionado el péptido adecuado, se harán pruebas in vitro para analizar su efectividad y otras características como citotoxicidad o agregación plaquetaria.
Conoce los proyectos en los que trabajaron en conjunto los profesores y estudiantes de la Facultad de Ingeniería para hacerle frente a uno de los desafíos más complejos de la humanidad en la nueva edición de Revista CONTACTO. Léela la versión digital en el siguiente enlace.
Noticias relacionadas:
Ingeniería uniandina frente a la pandemia
Tesis de estudiante de maestría recibe financiación de Rescale, Google Cloud Platform y Microsoft
