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Nueva estrategia de cómputo de la topología para determinar el remedio existente para tratar COVID-19

Los investigadores de la silla internacional de ESI de la universidad de CEU Cardenal Herrera (CEU UCH) y del grupo de ESI acaban de publicar en producto farmacéutico del gorrón científico una nueva estrategia de cómputo de la topología para determinar el remedio existente que se podría aplicar para tratar COVID-19 sin esperar la investigación y las fases experimentales clínicas requeridas para desarrollar un nuevo remedio. Este modelo matemático aplica análisis de datos de Topologic de una manera pionera para comparar la estructura tridimensional de las proteínas del objetivo del remedio sabido a las proteínas del coronavirus SARS-CoV-2 tales como proteína NSP12, una enzima responsable de replegar el ARN viral.

Este tipo de análisis requiere comparar un gran número de parámetros, que es porqué es necesario aplicar técnicas de cómputo avanzadas tales como las que desarrollamos en la silla de ESI-CEU, que aplicamos a los campos muy diversos: de diseñar los nuevos materiales, a los procesos de fabricación óptimos. Ahora hemos utilizado nuestro conocimiento para abordar el reto planteado por el pandémico, para encontrar los tratamientos sabidos que pueden ser efectivos tratar COVID-19 tan rápido come sea posible comparando, por primera vez, la estructura topológica de proteínas.”

Antonio Falcó, director de la silla de ESI-CU

Innovación en colocar de nuevo del remedio

Aunque otros grupos de investigación han aplicado métodos de cómputo para colocar remedio de nuevo para tratar COVID-19, los puntos culminantes de Joan Climent del investigador de la silla de ESI que “somos el primer grupo en un nivel internacional para aplicar las últimas rupturas del análisis de datos topologic (TDA), que se utiliza para estudiar las propiedades de carrocerías geométricas, analizar geometrías biológicas en el contexto de colocar de nuevo del remedio. Nuestro punto de partida es la idea que el remedio sabido que actúa contra cierta proteína mientras que un objetivo terapéutico puede también actuar contra otras proteínas que tengan una estructura tridimensional con un alto nivel de semejanza topológica”.

En el caso de COVID-19, se sabe que la proteína NSP12, una polimerasa de ARN que dependa del ARN y esté responsable del ARN viral que repliega en las células huesped, es uno de los objetivos farmacológicos más interesantes y más prometedores. El “remedio que es efectivo contra las proteínas con una estructura topológica tridimensional que sea altamente similar a la proteína NSP12 de SARS-CoV-2 podría también ser efectivo contra esta proteína.”

Dieciséis remedio de 1.825 analizados

El estudio de la silla de ESI-CEU, publicado en producto farmacéutico, observaba el 1.825 remedio aprobado por el FDA, Food and Drug Administration americano. Según el depósito de la inclinación lateral de la droga, este remedio se conecta con 27.830 estructuras de la proteína. En la primera fase de este análisis en masa, los investigadores compararon la estructura topológica de estos millares de proteínas disponibles en el banco de datos de proteína con las 23 proteínas del coronavirus SARS-CoV-2. Allí resultó ser tres proteínas virales con las semejanzas topológicas altamente importantes para apuntar las estructuras de la proteína del remedio sabido: proteasa viral 3CL, endorribonucleasa NSP15 y polimerasa de ARN ARN-relacionada NSP12.


Con esta metodología, entre el 1.825 remedio aprobado por el FDA, el equipo de investigación podía determinar 16 remedio que actúa contra estas tres proteínas como su objetivo terapéutico. Entre este 16 remedio es la rutina, un flavonoide que inhiba la agregación de la plaqueta; el dexamethasone, un ese glucocorticoide actúa como un antiinflamatorio e immunosuppressor; y vemurafenib, un inhibidor de la cinasa adecuado para los pacientes adultos con el melanoma. Con este remedio ahora determinado, ahora tendrán que ser sujetados los estudios a in vitro y in vivo clínicos para confirmar la eficiencia posible descubierta por el modelo matemático y para determinar la mejor combinación de él para tratar los síntomas causados por COVID-19. Dexamethasone es actualmente uno del remedio más usado que tiene la mayoría del éxito el tratar de la enfermedad avanzada COVID-19.

Nuevos pandémicos variables y futuros

Los autores del estudio, todos los investigadores de la silla de ESI-CEU, también destacan la utilidad futura de esta nueva estrategia para colocar remedio de nuevo: “Si consideramos que la mitad de estas nuevas variantes del virus ha modificado los genes que cifran la proteína del pico, esta técnica puede ser útil para colocar nuevo remedio de nuevo dependiendo de los cambios de la estructura de la proteína en las nuevas variantes. Además, esta estrategia se podría aplicar al coronavirus SARS-CoV-2 y a sus nuevas variantes, así como a cualquier nuevo virus que pueda aparecer en el futuro, determinando sus proteínas y comparando su estructura topológica al de las proteínas del objetivo en remedio sabido, usando esta misma estrategia.

Los investigadores que realizaron este estudio están, así como director Antonio Falcó Montesinos de la silla, y Joan Climent Bataller, del departamento de la producción animal y salud del CEU UCH, Raúl Pérez Moraga, Jaime Forés Martos y Beatriz Suay García, del departamento de las matemáticas, la física y las ciencias que calculan del CEU UCH, y Jean Louis Duval, del grupo francés de la compañía multinacional ESI, socio del CEU UCH en la silla del international de ESI-CEU.

Source:
Journal reference:

Pérez-Moraga, R., et al. (2021) A COVID-19 Drug Repurposing Strategy through Quantitative Homological Similarities Using a Topological Data Analysis-Based Framework. Pharmaceutics. doi.org/10.3390/ pharmaceutics13040488.