Computación para adelantarse a los cambios adaptativos del virus del SIDA

Décadas de investigación y tres ensayos clínicos a gran escala no han podido producir una vacuna eficaz contra el VIH, debido en gran medida a que este virus evoluciona tan rápidamente que puede evadir las respuestas inmunitarias inducidas por las vacunas.

Unos investigadores del Instituto Ragon en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, y otras instituciones, han desarrollado ahora un nuevo enfoque para el diseño de vacunas que podría permitirles interceptar esas rutas de escape evolutivas. Los investigadores han desarrollado y validado experimentalmente un método computacional que puede analizar secuencias de proteínas virales para determinar cuán bien pueden reproducirse en el cuerpo diferentes cepas virales. Esa información brinda a los investigadores una guía sin precedentes para identificar vulnerabilidades virales que puedan ser explotadas como blancos de ataque de nuevas vacunas sin darle tiempo al virus para adaptarse.

Adelantarse a esas rutas evolutivas de escape es, en definitiva, la clave de este enfoque.

El equipo de Arup K. Chakraborty ha diseñado fragmentos de proteínas (péptidos) dirigidos contra estos puntos débiles, y ahora está desarrollando formas de liberar dichos péptidos dentro del cuerpo para poder probarlos primeramente en animales.

Normalmente, cuando se administra una vacuna contra una enfermedad como la viruela o la poliomielitis, la exposición a fragmentos virales prepara al sistema inmunitario del cuerpo para que responda enérgicamente cuando se encuentre con el virus real. Con el VIH, parece que cuando las células inmunitarias de una persona vacunada atacan los péptidos virales que ellas reconocen, el virus muta rápidamente sus secuencias de proteínas de modo que las células inmunitarias dejan de reconocerlas.

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Esta imagen obtenida mediante microscopio electrónico de barrido muestra partículas de VIH infectando a una célula T humana. (Imagen: U.S. National Institutes of Health)

Para superar esto, los científicos han tratado de analizar proteínas virales para encontrar aminoácidos que no suelan mutar, o sea que pudieran ser críticos para la supervivencia del virus. Sin embargo, este enfoque no tiene lo bastante en cuenta que cuando aminoácidos aparentemente críticos son forzados a evolucionar, los problemas para el virus derivados de esa evolución forzada de aminoácidos esenciales pueden ser compensados por mutaciones producidas en otras partes de la proteína.

El equipo del Instituto Ragon se centró en definir cómo la capacidad del virus para sobrevivir depende de las secuencias de sus proteínas, si éstas tienen múltiples mutaciones. Este conocimiento podría permitir identificar combinaciones de mutaciones en aminoácidos que son perjudiciales para el virus. Las vacunas orientadas a inducir combinaciones desfavorables de mutaciones en aminoácidos vitales forzarían al virus a mutar de un modo que lo debilitaría.

Usando datos existentes sobre secuencias de proteínas del VIH, los investigadores crearon un modelo informático que puede predecir la idoneidad de cualquier secuencia posible, permitiendo así predecir cómo afectarían al virus mutaciones específicas.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Andrew Ferguson (ahora en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign), Jaclyn Mann y Saleha Omarjee del Instituto Doris Duke de Investigación Médica en Sudáfrica, Thumbi Ndung’u del Instituto Ragon, y Bruce Walker, director del Instituto Ragon. Este instituto depende de tres entidades: El Hospital General de Massachusetts, el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Harvard.

Fuente: NCYT

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