Simuladores virtuales que se adelantan a virus mutantes como el VIH

El BCS-CNS ha creado un método bioinformático para mejorar el tratamiento de este virus, pero antes ya existían otros, también para la gripe.

En España se registran cada año algo más de 3.000 casos nuevos de VIH, según los datos del Ministerio de Sanidad, la mayoría (en torno a un 85%) son hombres de mediana edad. El diagnóstico a día de hoy nada tiene que ver con el de los años 70, cuando el término VIH iba ligado al sida e implicaba un pronóstico demoledor sin cura. 

Los medicamentos para combatir el virus, los antirretrovirales, han permitido que los pacientes con VIH tengan una calidad de vida aceptable. Sin embargo, la eficacia de estos fármacos depende de las mutaciones con las que el virus se adapta a circunstancias cambiantes (como haría cualquier otro virus), y cuando éste cambia, es necesario modificar el tratamiento.

Hasta ahora, las modificaciones suelen hacerse a partir de la información que se recaba del estudio de los propios pacientes. Sin embargo, una mutación no registrada previamente, es decir, desconocida, implica que no hay un tratamiento previsto para tratar al paciente ante este nuevo cambio.

Ahora, un simulador virtual para predecir estas mutaciones desarrollado por elBarcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) y el Institut Recrea del Sida IrsiCaixa podría suplir estas carencias, según un estudio publicado en la revista Journal of Chemical Information and Modeling. 

El sistema bioinformático que han desarrollado ha demostrado ser eficaz para predecir las resistencias a los fármacos amprenavir y darunavir de virus con mutaciones genéticas en la proteasa del VIH-1, que es una proteína esencial para la replicación del virus. Este método podría ser fácilmente aplicable a otros fármacos y proteínas. 

INFORMÁTICA COMBINADA CON LA SECUENCIACIÓN GENÓMICA

Los fármacos bloquean las proteínas que le sirven al patógeno de enlace impidiendo la infección. Utilizando la información obtenida a través de la cristalografía de rayos X sobre la estructura de los virus y de los puntos donde se enlazan para invadir la célula, es posible crear modelos para probar la eficacia de distintos fármacos antes de administrárselos al paciente.

El programa del BSC-CNS e IrisCaixa permitiría amoldar los medicamentos para responder a las mutaciones antes de que estas se produzcan. Para ello, es necesario que antes se realice una secuenciación del genoma del paciente

En el caso del VIH, las mutaciones cambian las formas de encaje del microbio con la célula y hacen que aparezcan las resistencias a los medicamentos, pero el programa del BSC-CNS e IrisCaixa permitiría amoldar los medicamentos para responder a las mutaciones antes de que estas se produzcan. Para ello, es necesario que antes se realice una secuenciación del genoma del paciente (algo que puede llevar menos de un día). 

El sistema se encuentra disponible, por ahora, únicamente para aplicarse a una proteína del VIH y dos fármacos, por lo que los investigadores pretenden ampliar los ámbitos de actuación a otras nuevas. Además, la misma tecnología podría servir en un futuro para predecir la eficacia de fármacos con otras enfermedades como el cáncer, según los investigadores.

UN SIMULADOR DE LA GRIPE

No es la primera vez que la ciencia avanza en la predicción del comportamiento y mutación de un virus. De hecho, la empresa de simulación computacional de medicamentos Plebiotics anunció en 2014 un algoritmo para telefonía móvil para estudiar el comportamiento del VIH.

En la Universidad de Oxford, Reino Unido, también han utilizado, al igual que los investigadores del BSC-CNS, la cristalografía de rayos X, junto con la espectroscopía de resonancia magnética nuclear, la microscopía crioelectrónica y el análisis de redes celulares lípidas para crear recientemente y por primera vez un modelo completo para predecir el comportamiento de la gripe A.

La técnica se llama “simulación dinámica molecular de grano grueso” y permite a los investigadores seguir los cambios de tamaño del virus (de menos de 100 nanómetros) en escalas de tiempo de nanosegundos, y observar como las protuberancias proteicas de su superficie se acoplan a la envoltura lipídica de la membrana de la célula huésped. 

Gracias a ello, los científicos podrán entender mejor cómo sobrevive el virus de la gripe en el medio natural y a encontrar nuevas formas para combatirlo.

Por otro lado, en la Universidad Nacional de Colombia un equipo de investigadores también logró desarrollar en 2014 un sistema matemático para predecir el comportamiento del dengue, un virus que puede infectar al año en este país a casi 60.000 personas. El equipo define a este método como “una representación abstracta llena de ideas informáticas de un sistema real” para predecir las epidemias y estar alerta ante la necesidades urgentes de vacunación.