Científics de l'I2SysBio desenrotllen un antiviral d'ampli espectre basat en una substància de la closca dels crustacis

Diversos centres del CSIC, entre els quals es troba l'Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio), situat en l'àrea científic-acadèmica del Parc Científic de la Universitat de València, col·laboren en el desenrotllament d'un compost eficaç enfront d'infeccions respiratòries virals com el coronavirus SARS-CoV-2 i el virus respiratori sincicial

Un equip de l'Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio), centre mixt del CSIC i la Universitat de València, col·labora en el desenrotllament d'un nou compost antiviral basat en quitosano, també anomenat chitosán, un material derivat de quitina, una substància natural present en l'exoesquelet de crustacis com a crancs i gambetes. A més, participen en el projecte altres centres del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC), com l'Institut de Química Orgànica General (IQOG), l'Institut Nacional d'Investigació i Tecnologia Agrària i Alimentària (INIA) i l'Institut de Biomedicina de València (IBV), al costat del Centre d'Investigació Biomèdica en Xarxa en Malalties Rares (CIBERER) i el Centre d'Investigació Cooperativa en Biomaterials (CIC biomaGUNE).

“El compost va ser dissenyat en el nostre laboratori sobre la base dels sulfats d'heparano, polisacàrids sulfatats que són emprats per una important varietat de virus per a adherir-se a la superfície cel·lular durant el procés d'infecció”, explica l'investigador de l'IQOG Alfonso Fernández-Mayoralas. “Els nostres polisacàrids actuen com a cimbell evitant que el virus s'adherisca a cèl·lules epitelials, la qual cosa impedix el procés d'infecció”, afig Julia Revuelta, també investigadora de l'IQOG.

Publicat en la revista Communications Biology, l'estudi revela que este fàrmac bloqueja l'entrada dels virus en les cèl·lules mitjançant un mecanisme d'acció irreversible, i mostra una potent activitat contra el virus que provoca la COVID-19, el SARS-CoV-2, i el virus respiratori sincicial (VRS), per la qual cosa podria utilitzar-se com a tractament per a infeccions respiratòries virals mitjançant aerosols o inhaladors, fins i tot després de la infecció.

L'estudi revela que este fàrmac bloqueja l'entrada dels virus en les cèl·lules mitjançant un mecanisme d'acció irreversible, i mostra una potent activitat contra el virus que provoca la COVID-19, el SARS-CoV-2, i el virus respiratori sincicial (VRS), per la qual cosa podria utilitzar-se com a tractament per a infeccions respiratòries virals mitjançant aerosols o inhaladors, fins i tot després de la infecció

Este treball exemplifica com els enfocaments multidisciplinaris poden conduir al desenrotllament de nous tractaments. És un esforç col·laboratiu liderat per químics (IQOG), que van dissenyar i van sintetitzar els compostos; viròlegs (I2SysBio i INIA), que van seleccionar els millors candidats i van caracteritzar la seua activitat antiviral; biòlegs estructurals (IBV), que van contribuir a definir el mecanisme d'acció; i experts en bioimatge (CIC biomaGUNE), que van proporcionar informació sobre el comportament del compost in vivo.

Antiviral per a infeccions respiratòries comunes

La investigació va demostrar que este compost és capaç d'inhibir la infecció per diverses variants del SARS-CoV-2, el virus que provoca la COVID-19, i per diferents ceps del virus respiratori sincicial (VRS), que afecta especialment bebés i persones majors.

Experiments realitzats en cultius cel·lulars van mostrar que alguns d'estos compostos bloquegen l'entrada viral en unir-se a proteïnes de l'embolcall dels virus, la qual cosa impedix que estos s'adherisquen als receptors cel·lulars. “El compost més prometedor va ser capaç de bloquejar la infecció per estos virus, tant en models de cultiu cel·lular com en models d'infecció en ratolins, fins i tot quan es va administrar després que començara la infecció”, explica Ron Geller, científic de l'I2SysBio.

“El compost funciona en unir-se directament al virus i evitar que entre en les cèl·lules. Atés que va ser ben tolerat en animals, estos resultats suggerixen que és un excel·lent candidat per al seu posterior desenrotllament com a tractament antiviral per a estes infeccions respiratòries virals comunes”, Ron Geller, científic de l'I2SysBio

En ratolins infectats amb SARS-CoV-2, l'administració de l'antiviral abans de la infecció va reduir la càrrega viral en més de sis ordes de magnitud. Fins i tot quan es va aplicar després de la infecció, es va observar una disminució significativa del virus en els pulmons dels animals tractats. “Estos resultats són molt prometedors i donen una idea del potencial antiviral d'esta mena de compostos”, indica Miguel A. Martín Acebes, científic de l'INIA a càrrec dels assajos d'eficàcia antiviral del compost en ratolins.

De manera similar, en models d'infecció per VRS, el compost va reduir de manera notable la replicació viral. “El compost funciona en unir-se directament al virus i evitar que entre en les cèl·lules. Atés que va ser ben tolerat en animals, estos resultats suggerixen que és un excel·lent candidat per al seu posterior desenrotllament com a tractament antiviral per a estes infeccions respiratòries virals comunes”, argumenta Ron Geller. Entre els seus avantatges destaca que “funciona contra múltiples virus, no sols contra un virus específic, i bloqueja la infecció en una etapa primerenca, abans que el virus entre en les cèl·lules, impedint la proliferació logarítmica del virus”.

Fàrmac segur per a aplicacions repetides

“Un de les troballes més rellevants de l'estudi és que el compost no sols prevé la infecció quan s'administra abans de l'exposició al virus, sinó que també és eficaç com a tractament posterior. Això és particularment important en infeccions com en la COVID-19 i el VRS, on el diagnòstic primerenc podria permetre l'aplicació de teràpies que reduïsquen la càrrega viral i la severitat de la malaltia”, asseguren els investigadors de l'IQOG-CSIC Julia Revuelta i Alfonso Fernández-Mayoralas.

Els investigadors també van analitzar la seguretat del compost en models animals i no van trobar signes de toxicitat després de la seua administració reiterada per via intranasal. A més, mitjançant una modificació química selectiva realitzada en l'IQOG es va aconseguir introduir posteriorment un radioisòtop amb la finalitat de dur a terme estudis de biodistribució en el laboratori de Jordi Llop, en el CIC biomaGUNE. Els resultats van mostrar que el fàrmac s'elimina de l'organisme en aproximadament 48 hores, la qual cosa suggerix que el seu ús podria ser segur per a aplicacions repetides.

Aerosols enfront de futures pandèmies

Atés que el compost es basa en quitosano, un polímer d'origen natural abundant i àmpliament utilitzat en la indústria biomèdica i alimentària, la seua producció a gran escala seria viable i accessible. Això obri la porta al desenrotllament de formulacions com a aerosols nasals o inhaladors per a la prevenció i tractament d'infeccions respiratòries virals. Este avanç representa una estratègia innovadora per a combatre malalties virals emergents i reemergents, proporcionant una ferramenta valuosa per a obtindre protecció ràpida davant futures pandèmies i per al control d'infeccions respiratòries estacionals, destaquen els investigadors.

Font: Delegació CSIC Comunitat Valenciana