Tamización masiva de rayos-X identifica candidatos prometedores para medicamentos contra la COVID-19

Un equipo de investigadores identificó varios candidatos para medicamentos contra el coronavirus SARS-CoV-2 usando una fuente de luz de rayo-X de alto brillo.

En el estudio, liderado por Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY; Hamburgo, Alemania), los investigadores usaron la fuente de luz de rayos-x de alto brillo PETRA III para identificar candidatos prometedores para medicamentos contra la COVID-19. En una conocida tamización de rayos-x, los investigadores probaron más de 6.000 sustancias activas conocidas que ya existen para el tratamiento de otras enfermedades en un corto periodo de tiempo. Después de medir casi 7.000 muestras, el equipo pudo identificar un total de 37 sustancias que se unen a la proteasa principal (Mpro) del virus SARS-CoV-2. Siete de esas sustancias inhiben la actividad de la proteína y así hacen más lenta la multiplicación del virus. Dos de ellas hacen esto de una manera tan prometedora que actualmente están bajo investigación adicional en estudios preclínicos. Esta tamización de medicamentos, probablemente la más grande de su clase, reveló también un sitio nuevo de unión en la proteasa principal del virus al cual los medicamentos pueden acoplarse.

La fuente de luz de investigación, Beamline P11 de PETRA III de DESY se especializa en estudios de biología estructural. Aquí, se pueden obtener imágenes de la estructura tridimensional de las proteínas con precisión atómica. El equipo de investigación usó esta capacidad especial para examinar varios miles de sustancias activas desde una biblioteca del Instituto Fraunhofer de Medicina Traslacional y Farmacología y otra biblioteca de la compañía italiana Dompé Farmaceutici SpA para ver si y cómo “se acoplan” a la proteasa principal, el primer paso importante en el bloqueo. Como una llave en una cerradura, la molécula del medicamento se encaja a un centro de unión de la proteasa.

La ventaja de la farmacoteca es que contiene sustancias activas que ya han sido aprobadas para el tratamiento de seres humanos o que están actualmente en varias fases de prueba. Por lo tanto, los candidatos adecuados para combatir el SARS-CoV-2 podrían ser usados en ensayos clínicos considerablemente más rápido, ahorrando meses o años de desarrollo del medicamento. El equipo técnico especial de la estación P11 del PETRA III incluye cambios de muestra totalmente automatizados con un brazo robótico, de manera que cada una de las más de 7.000 mediciones se demoró solo aproximadamente tres minutos. Con la ayuda del análisis automatizado de datos, el equipo pudo separar rápidamente el trigo de la paja.

En un siguiente paso, los investigadores averiguaron si esas sustancias inhiben o incluso previenen la replicación viral en cultivos celulares y qué tan compatibles son para las células del huésped. Esto redujo la cantidad de sustancias activas adecuadas a siete, dos de las cuales se destacaron en particular. En su tamización de medicamentos usando cristalografía de proteínas, los investigadores no examinaron fragmentos de los potenciales medicamentos como suele ser el caso, sino moléculas completas del medicamento. En el proceso, sin embargo, el equipo, de más de 100 científicos, también descubrió algo completamente inesperado: encontraron un sitio de unión en la proteasa principal que era completamente desconocido hasta entonces.

“Una fortaleza particular de nuestro método de tamización con rayos-X en comparación con otros métodos de tamización es que obtenemos la estructura tridimensional de los complejos medicamento-proteína como un resultado y puede así identificar la unión de los medicamentos a la proteína a nivel atómico. Aun si los dos candidatos más prometedores no llegan a los ensayos clínicos, las 37 sustancias que se unen a la proteasa principal forman una base de datos valiosa para los desarrollos de medicamentos basados en ellas”, explicó el investigador de DESY, Patrick Reinke.

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Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)