El uso de la ACE2 trimérica como antiviral contra SARS-CoV-2 (resultados in vitro)

Por Francisco R. Villatoro, el 23 septiembre, 2020. Categoría(s): Biología • Bioquímica • Ciencia • Medicina • Noticias • Science • Virología ✎ 12

El desarrollo de fármacos para la COVID-19 se ha concentrado en la vía rápida, el reposicionamiento de fármacos. En paralelo está en curso el desarrollo de nuevos antivirales específicos contra el SARS-CoV-2. Me han resultado curiosas dos propuestas en bioRxiv basadas en sendas versiones triméricas de la enzima convertidora de angiotensina 2 humana (hACE2), el receptor que usa el coronavirus para encontrar una célula a la que infectar. Por ahora su eficacia solo ha sido probada in vitro; los ensayos in vivo en animales modelo no tardarán en llegar; si tienen éxito, el año próximo se iniciarían los ensayos en humanos. Por cierto, el ensayo en fase 1 (NCT00886353) de un antiviral basado en una versión recombinante de hACE2 que es soluble fue un éxito con 22 participantes; ya se ha iniciado el ensayo en fase 2 (NCT04335136) con 200 participantes. Sus resultados serán relevantes para el curso de las ensayos con la hACE2 trimérica (T-hACE2).

Los nuevos artículos son Tianshu Xiao, Jianming Lu, …, Bing Chen, «A trimeric human angiotensin-converting enzyme 2 as an anti-SARS-CoV-2 agent in vitro,» bioRxiv preprint 18.301952 (18 Sep 2020), doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.18.301952, y Liang Guo, Wenwen Bi, …, Bobo Dang, «Engineered Trimeric ACE2 Binds and Locks “Three-up” Spike Protein to Potently Inhibit SARS-CoVs and Mutants» bioRxiv preprint 274704 (01 Sep 2020), doi: https://doi.org/10.1101/2020.08.31.274704.

[PS 24 sep 2020] El artículo de Jiahao Ma, Danmei Su, …, Sanduo Zheng, «Cryo-EM structure of S-Trimer, a subunit vaccine candidate for COVID-19,» bioRxiv preprint 306357 (21 Sep 2020), doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.21.306357, propone el uso en vacunas de la hACE2 trimérica. Se determina la estructura tridimensional de la propuesta que pretenden comercializar (similar pero algo diferente a las de esta pieza); no se estudia el uso en vacunas, solo se sugiere para que otros grupos recojan el guante y lleven a cabo los correspondientes estudios in vitro y los ensayos en animales y humanos. [/PS]

La idea de Liang Guo y sus colegas está ilustrada en la figura que abre esta pieza. Mediante ingeniería genética se ha desarrollado dos sistemas de anclaje para las tres hACE2 (motivo de trimerización en verde en la figura): el dominio de trimerización de la fibritina del bacterófago T4 (llamado «foldon») y un haz de tres hélices (llamado 3HB, por 3 helix bundle). El resultado son tres hACE2 cuyos dominios de unión al receptor (RBD) están separados entre 60 Å y 100 Å entre sí; parece poco porque en las partículas virales de SARS-CoV-2 se estima que la distancia típica entre espículas es de unos 200 Å. Por ello, se han acoplado al motivo de trimerización tres conectores (linkers), que pueden ser flexibles (GGGGS) o rígidos (EAAAK). Así se han estudiado in vitro cuatro versiones de la T-hACE2, llamadas ACE2-flexible-3HB, ACE2-rigid-3HB, ACE2-flexible-foldon y ACE2-rigid-foldon, que se han comparado con el uso de la hACE2 monomérica.

Como muestra la figura, los resultados in vitro para la afinidad de las diferentes hACE2 triméricas a virus pseudotipados (virus que expresan la proteína espicular del SARS-CoV-2 en su superficie) son muy prometedores. La capacidad de inhibición del virus pseudotipado es mayor en los trímeros rígidos (ACE2-rigid-3HB y ACE2-rigid-foldon) que en los flexibles (ACE2-flexible-3HB y ACE2-flexible-foldon) y bastante mayor que el monómero.

Tianshu Xiao y sus colegas proponen una idea similar, usar un foldon basado en la fibritina del bacteriófago T4 acoplado a un conector (linker) flexible (de 11 aminoácidos en este caso) que se acopla al residuo 615 del dominio C-terminal de la hACE2, de ahí el nombre de ACE2615-foldon; también se ha desarrollado una versión con un conector más largo (de 13 aminoácidos), llamada ACE2615-LL-foldon. Las imágenes por criomicroscopia eléctronica sugieren la introducción de algunas mutaciones en el RBD de hACE2 para incrementar su afinidad; se han diseñado cinco mutantes: T27Y, T27W, H34W, K353Y y K353W para el ACE2615-foldon. En los ensayos in vitro se han comparado con versiones de hACE2 diméricas (ACE2m615-Fc y ACE2740-Fc) y con la hACE2 monomérica soluble.

En los ensayos in vitro se han usado virus pseudotipados basados en MLV (virus de la leucemia murina) y HIV (virus de inmunodeficiencia humana), y el coronavirus SARS-CoV-2 salvaje (cepa USA-WA1/2020). Como se observa en la figura los mejores resultados se obtienen para ACE2615-foldon-
T27Y y ACE2615-foldon-T27W, y son mucho mejores que los obtenidos para hACE2 monomérica soluble. Sin lugar a dudas habrá que estar atentos a los ensayos en animales modelos en ambas propuestas de hACE2 triméricas como antivirales.



12 Comentarios

  1. Diseños de receptores a la carta, uso de segmentos de otros virus, entre ellos el VIH, circulen, circulen, aquí no hay nada que ver.

    En el mismo acto se descarta una cosa y a la vez te la venden envuelta para regalo.

    Toca un poco las pelotas la postura oficial de la «imposibilidad metafísica» de que un laboratorio chino de nivel 4 con tecnología francesa diseñe un virus que usa un receptor que se estudia precisamente para esos fines turbios en China desde hace 10 años, pero eso sí, luego se admite sin rubor que cualquier laboratorio privado diseña proteínas o receptores a la carta y que usa genoma de otros virus entre ellos VIH para hacer corta-pega genético.

    Hombre, no fastidiemos.

    1. Al » los sabios estan llenos de dudas y los ignorantes seguro de todo» de Russell yo agregaría
      «A través de un círculo vicioso de la razón pura el escepticismo se convierte en dogma» de Hamman
      y quedaría una quimera parecido a lo que insinúas

  2. The receptor-binding motif (RBM) within the Spike protein of SARS-CoV-2, which determines the host specificity of the virus, resembles that of SARS-CoV from the 2003 epidemic in a suspicious manner. Genomic evidence suggests that the RBM has been genetically manipulated.
    what is the difference between RBD and RBM.

    ¿Cual es la diferencia entre RBM y RBD? En el genoma que pone Vd en su artículo se ve que hay una zona del genoma que codifica el Dominio de union ( RBD) y que aparece en color rojo una zona específica de unión que le llama RBM.
    ¿Es correcto?

  3. Parto de la base que ésta frase «Genomic evidence suggests that the RBM has been genetically manipulated.» es FALSA porque que es un trabajo «Unusual Features of the SARS-CoV-2 Genome Suggesting Sophisticated Laboratory Modification Rather Than Natural Evolution and Delineation of Its Probable Synthetic Route
    Yan, Li-Meng; Kang, Shu; Guan, Jie; Hu, Shanchang» de una muy dudosa fiabilidad. Por eso no pongo el link.
    Todos los virólogos que conozco me dicen que ése trabajo es un fake sin pies ni fundamento. Pero lo del RM y RBD no lo termino de entender.

    1. No te preocupes. A todos los que vamos de autodidactas en esto de estudiar al Sars-CoV-2 nos asaltan dudas y perplejidades a cada momento. Según el artículo que leas, estas regiones de S1 parecen ser de dimensión diferente, y, además, su visión tridimensional es una auténtica pesadilla. Yo me conformo con hacerme una idea de la estructura primaria de S1 y en ella emplazo el RBD – «Receptor Binding Domain» o dominio de unión al receptor- entre los aminoácidos 318 y 510, y, dentro de éste, a la región donde están los seis aminoácidos críticos para la fijación a ACE2, o RBM -«Receptor Binding Motif» o motivo de unión al receptor- entre los aminoácidos 424 y 494. Es decir, el RBD es más amplio y comprende al RBM y a otro sitio interesante con posible afinidad por integrinas a través de una secuencia RGD. Dicho sea todo ésto con el permiso de Francisco R. Villatoro en cuyo terreno no quiero entrometerme y que seguramente me corregirá. Saludos.

      1. Gracias Paco, porque si me has ayudado bastantey gracas igualmente al Dr. Francisco R.Villatoro mi agradecimiento por su divulgación y su especial habilidad para buscar las estructuras tridimensionales.

    1. Las integrinas son glicoproteínas heterodiméricas presentes en las membranas celulares y que cumplen multitud de funciones que no puedo explicar aquí. En el caso de los agentes infecciosos, y en nuestro caso, los virus, las integrinas pueden funcionar como receptores celulares a los que dichos virus pueden fijarse. Pero las integrinas no se unen a un motivo cualesquiera, sino que reconocen pequeños péptidos a los que acoplarse. El más famoso y mejor estudiado, con diferencia, es el tripéptido RGD, donde R es la arginina, G la glicina y D el aspártico, siguiendo la nomenclatura de una letra para cada aminoácido que desarrollara hace muchos años la doctora Margaret Oakley Dayhoff . Esa mínima secuencia de tres aminoácidos, descubierta por Erkki Ruoslahti en los años noventa, es capaz de fijarse a prácticamente cualquier integrina. Como este coronavirus tiene una secuencia RGD en su RBD, se presume que será capaz de fijarse a integrinas presentes en las células del epitelio nasofaríngeo y respiratorio. Las integrinas actúan como receptores de tracción mediante un mecanismo que incorpora al virus al interior de endosomas celulares como paso previo a la liberación de su RNA en el citoplasma tras el mecanismo de clivage y fusión. Si quieres más información sobre RGD e integrinas echa un vistazo al artículo clásico de Ruoslahti «RGD and other recognition sequences for integrins» que aparece en «Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1996, 12: 697–715». Saludos.

    1. Zieve, los biólogos y bioquímicos llaman «in vivo» a experimentar con humanos, animales u organismos multicelulares, llaman «in vitro» a experimentar con cultivos de células individuales o tejidos aislados, y llaman «in silico» a experimentar usando modelos teóricos simulados mediante ordenadores.

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