Exactamente a veinte años de que descubriera cómo hace el virus del dengue para replicar su material genético e infectar a mosquitos y humanos, un hallazgo que le valió reconocimiento mundial y por el cual recibió el Premio L’Oréal-Unesco Internacional Por la Mujer en la Ciencia, la viróloga argentina Andrea Gamarnik y su equipo de la Fundación Instituto Leloir (FIL) realizaron otro impactante hallazgo: en un trabajo que acaba de publicarse en la revista PLOS Pathogens demuestran que ese mecanismo de replicación no es exclusivo del dengue. Lo emplean todos los virus del género Orthoflavivirus, un grupo que incluye al Zika, la fiebre amarilla, el virus del Nilo occidental y más de 20 agentes causantes de graves enfermedades humanas. Para probarlo, construyeron “virus quimeras”: tomaron el dengue como armazón, reemplazaron su región promotora por la de otros virus y vieron que funcionaba igual.
“Descubrimos que todos los virus del género Orthoflavivirus peligrosos para los humanos comparten una pieza esencial dentro del mecanismo que utilizan para multiplicarse en la célula y además propusimos que esta pieza es un talón de Aquiles común a todos ellos”, explicó a la Agencia CyTA-Leloir el doctor en química Santiago Oviedo-Rouco, miembro del Laboratorio de Virología Molecular de la FIL y autor principal del estudio.
En 2006, el equipo de Gamarnik identificó una región del ARN del dengue [su material genético] que actúa como promotora: es la señal que le indica a la polimerasa viral —la enzima que copia el genoma— dónde y cuándo arrancar. Lo que no advirtieron entonces es que esa estructura estaba presente, con idéntica función, en todos los demás virus del mismo género.
“Hace dos décadas, descubrimos una parte del ARN del dengue que sirve como promotora para que la polimerasa [enzima que cataliza la formación de ácidos nucleicos y cuya función principal es ensamblar nuevas cadenas de nucleótidos] pueda hacer muchas copias del genoma y así multiplicarse después de una infección –destaca Gamarnik–. Ahora, logramos verificar que eso que descubrimos en dengue está presente en todos los miembros de este género que son transmitidos por mosquitos, garrapatas y que causan enfermedades de lo más variadas, desde encefalitis hasta zika, fiebre amarilla o enfermedad del Nilo occidental. Lo demostramos haciendo una especie de ‘collage’, mediante el cual le sacamos esta parte al dengue y le pusimos las de estos otros virus y vimos que funciona. Es decir, que el mecanismo está conservado en todos ellos”.
Pero no solo eso: trabajando con colegas de Canadá, los científicos también hicieron un screening con el que demostraron que hay compuestos que, usando esta pieza como blanco, son capaces de inhibir su replicación, lo que abre el camino para el desarrollo de un antiviral de amplio espectro; es decir, que un mismo medicamento podría servir para tratar infecciones causadas por virus distintos. Entre más de mil moléculas analizadas, dos —denominadas DMI 176 y DMI 177— mostraron capacidad para unirse a la región promotora y frenar la replicación del dengue, el Zika, la fiebre amarilla y un flavivirus transmitido por garrapatas, todo en células humanas y a concentraciones que no resultaron tóxicas.
“Es un largo proceso, pero es un punto de partida, una prueba de concepto de que hay moléculas pequeñas que pueden servir como drogas para impedir que el virus se replique en células infectadas –subraya Gamarnik–. Los próximos pasos son caracterizarlas para ver si realmente tienen aplicación médica”.
Durante las dos décadas que van del primer al segundo hito, los científicos siguieron trabajando en distintos aspectos del mecanismo y con otros elementos del ARN viral que modulan esta función. Simultáneamente, desarrollaron herramientas que les permiten manipular otros virus.
“Para el zika, las herramientas genéticas las desarrollamos en 2017/18, después de la epidemia [en el nordeste de Brasil] –cuenta Gamarnik–. Generamos unos “clones infecciosos”, como los llamamos nosotros, que serían el ABC para poder manipular genéticamente el zika y estudiar lo que ya sabíamos de dengue. Y hace mucho menos tiempo, tuvimos acceso a manejar virus transmitidos por garrapatas y otros, como el de la fiebre amarilla. Fue todo un proceso a lo largo del cual fuimos expandiendo nuestro conocimiento. Hace un par de años, nos pusimos en contacto con un grupo de investigación de Toronto, Canadá, que se especializa en coleccionar ‘librerías’ de compuestos chiquititos que tienen una característica particular, se pegan a moléculas de ARN y pueden ser utilizadas para distintas aplicaciones. Este equipo nos propuso hacer este trabajo en colaboración usando esas librerías. Ellos los fueron seleccionando y nos pusieron a trabajar para buscar si alguno se pegaba al promotor del virus del dengue que habíamos descubierto. Así pudimos verificar que sí, que hay moléculas que se pegan y que a su vez pueden inhibir la infección. Eso es lo que lleva hacer investigación innovadora y con conocimiento genuino, son procesos muy largos”.
Hay algo que distingue este enfoque de lo que se utiliza hasta ahora. "En general, los blancos para antivirales son proteínas –explica Gamarnik–. El uso de un ARN viral para esto es un concepto relativamente nuevo. Cada vez sabemos más sobre las estructuras y funciones de los ARN y eso incentiva su uso como blancos para impedir sus funciones. Usar una estructura de ARN como blanco para impedir la infección es una estrategia novedosa”.
Esa apuesta por el ARN viral como diana terapéutica es, en sí misma, una contribución original al campo. Las proteína son moléculas más estudiadas y más fáciles de cristalizar. Las estructuras de ARN, en cambio, son más esquivas: su tridimensionalidad dinámica las hizo durante años difíciles de explotar farmacológicamente. Lo que está haciendo posible este giro es el avance en herramientas de modelado computacional, que en este trabajo aportó el equipo de Mernoosh Arrar desde el Instituto de Cálculo de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la UBA y el Conicet.
Arrar se dedica a hacer dinámica molecular y simulaciones en la computadora de cómo funcionan estas moléculas. “Ella nos ayudó a entender cómo es la superficie de esta molécula del dengue que tiene que interactuar con la polimerasa para que cumpla su función –detalla Gamarnik–. Hizo los modelados moleculares para poder después hacer experimentos en el laboratorio que tuvieran sentido”.
Para Humberto Debat, virólogo del INTA que no participó del trabajo, este “Es un paper muy lindo, muy completo, como es habitual en este grupo. La idea central es entender en el nivel mecanístico cómo funciona el promotor viral en algunos flavivirus. Así, pudieron determinar que su función está conservada en la estructura tridimensional del ARN y que es universal para varios [que son de relevancia para la salud humana]. Y lo prueban de forma muy elegante. Esa conservación estructural, por supuesto, la hace un gran blanco de potencial terapéutico. Ellos pudieron probar algunos compuestos químicos que lo bloquean abriendo la puerta a crear un antiviral de amplio espectro, que es algo muy buscado. Esto no es menor, porque hoy no tenemos ningún medicamento antiviral específico aprobado para tratar infecciones por estos flavirus”.
Gamarnik distingue dos posibles usos clínicos de estos hallazgos: "Por un lado, [un antiviral de amplio espectro] puede llegar a tener utilidad profiláctica en los momentos de brotes, porque si se inhibe la reproducción también se inhibe la transmisión –dice–. Además, podría tener aplicación terapéutica, para administrarse a personas en el momento agudo de la infección, cuando el virus todavía se está replicando”. El próximo paso previsto es ampliar el tamizaje de 1000 a 14.000 moléculas, para lo cual están en busca de financiamiento.
Mientras la científica recibe invitaciones para presentar sus resultados en numerosos países, en la Argentina es víctima del mismo desfinanciamiento que sufre el sistema científico en su totalidad. "Estamos en una situación muy, muy compleja –subraya–. Cada trabajo es un acto de resistencia”. Fuera de las becas y de los sueldos de los investigadores (que perdieron el 40% de su poder adquisitivo), en la actualidad su laboratorio funciona íntegramente gracias a subsidios del exterior, de Canadá y del Instituto Pasteur de París.
También son coautores de este trabajo Lautaro Bertoni, Evelyn Mikkelsen, Carolina Sarto, Maria M. Gonzalez Lopez Ledesma, Horacio Pallarés, Claudia Filomatori, Antonia Bruce y Amanda Hargrove.
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