Diseño computacional de fármacos contra el SARS-CoV-2

El SARS-CoV-2 es un virus que causa la enfermedad llamada COVID-19, la cual se ha propagado por el mundo causando una pandemia. Además de los problemas de salud, este padecimiento ha afectado el estilo de vida de las personas y ha causado una crisis económica severa.

Entre los síntomas más comunes de COVID-19 se encuentran: fiebre, tos, dolor de garganta, dolor de cabeza y en el peor de los casos conduce al síndrome respiratorio agudo severo, lesión renal aguda, lesión cardiaca aguda o shock. Estos síntomas pueden variar de persona a persona a causa de la edad y estado de salud de quién lo padece. Mientras que la intensidad de los síntomas cambia en algunas de las variantes que existen por la modificación estructural del virus.

De acuerdo con lo reportado en la literatura científica, es posible identificar dos estrategias principales para tratar la COVID-19. Una de ellas se enfoca en fortalecer el sistema inmunológico a partir de vitaminas, la dieta diaria y la vacunación para que el organismo tenga la capacidad de recuperarse de la enfermedad. La otra, involucra el desarrollo de fármacos específicos que tengan la capacidad de inhabilitar al virus, atacando en alguna de las etapas de su ciclo de vida como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Ciclo de vida del virus SARS-CoV-2.

Pueden notar que en la etapa III y IV, ver Figura 1, ocurre la replicación y transcripción viral, justo donde se fabrican las nuevas copias de la información genética viral dentro de la célula, antes de la liberación de los nuevos virus.

En cada etapa es factible identificar los sistemas receptores, donde éstos últimos corresponden a una parte estructural del virus a nivel molecular que se encargan de cierta función; y en el caso de la replicación y transcripción, su función es crear las nuevas copias de ARN a partir de la síntesis de nuevas proteínas.

Vamos a detenernos a explicar un poco más qué es ARN. Por principio, el ADN (ácido desoxirribonucleico) es una molécula cuya función principal es almacenar toda la información genética que conforma a un ser vivo escrita con una combinación de cuatro letras: G, A, T, C. Un ser humano es una secuencia de ADN con 3.000 millones de estas letras.

El ARN (ácido ribonucleico) es una cadena simple con tres de las mismas letras que el ADN (G, A, C) y una U en lugar de una T. Es mucho más inestable y frágil pero, a cambio, sirve para casi todo. El ARN copia la información genética del ADN.

Regresando al mecanismo de cómo actúa el virus SARS-CoV-2 y la posibilidad de combatirlo, si es posible bloquear la actividad de este receptor, también es posible detener al virus y tratar la enfermedad.

La búsqueda del bloqueador de dicho receptor se basa en un estudio llamado acoplamiento molecular (ver Figura 2) donde el objetivo es buscar un ligante con una estructura adecuada para lograr el anclaje y analizar la afinidad entre ligante-receptor a nivel molecular. Como es de esperarse, en esta etapa se proponen una gran cantidad de posibles moléculas y para ser consideradas es necesario que exista evidencia de su actividad antiviral.

En este sentido, la medicina tradicional nos proporciona muchas posibilidades de ingredientes activos presentes en plantas para ser probadas como agentes terapéuticos y llevar a cabo estos estudios de acoplamiento molecular.

Figura 2. Ilustración del proceso de acoplamiento molecular.

Aquí es importante mencionar que el desarrollo y evaluación de nuevos medicamentos puede tardar varios años. Por lo que en el caso del tratamiento de la COVID-19, se ha estado aprovechando el conocimiento y técnicas de acoplamiento molecular desarrollado hasta el momento. Lo anterior con la intención de identificar si, medicamentos previamente usados para tratar otras infecciones virales, son capaces de bloquear los receptores específicos del SARS-COV-2 y así desarrollar fármacos específicos.

En resumen, en nuestro grupo de trabajo de investigación estudiamos la interacción entre un receptor viral y una serie de moléculas con actividad biológica presentes en plantas medicinales con la finalidad de determinar si son buenos candidatos como medicamentos contra el SARS-CoV-2 para posteriormente poder proponer modificaciones estructurales y obtener nuevas moléculas con una actividad mejorada. Todo esto es posible, cuando se involucran diferentes áreas de la química, ya que además de la experiencia en el análisis computacional, se requiere conocer la actividad biológica y de reactividad asociada a los productos naturales.