Dado que los hospitales recurren con mayor frecuencia a los antibióticos de último recurso para combatir las infecciones y los brotes recientes de ébola y zika que cruzan fronteras como nunca antes, La comunidad científica mundial se ha enfrentado al desafío de desarrollar nuevos antimicrobianos para proteger a la población.

El brazo de investigación del Departamento de Defensa de EE. UU., la Agencia del Programa de Investigación Avanzada de Defensa, o DARPA, es conocido por asumir desafíos de gran envergadura como este. Y entonces, hicieron un llamado a los investigadores para que averiguaran cómo hacer al menos 1000 dosis de cualquier patógeno desconocido en una semana.

Un equipo de ASU fue uno de los pocos que se enfrentó a este desafío.

"Hasta donde sabemos, fuimos el único equipo que descubrió cómo hacer esto para cualquier patógeno, virus o bacteria, "dijo el líder de investigación Stephen Albert Johnston, quien dirige el Centro de Innovaciones en Medicina del Instituto ASU Biodesign y es profesor en la Facultad de Ciencias de la Vida. "Si bien el sistema está diseñado para crear antimicrobianos en una emergencia extrema, que esperamos que nunca sea necesaria, los elementos básicos se pueden aplicar para mejorar los enfoques convencionales para la fabricación de antiinfecciosos.

"Mi centro de investigación prospera al asumir proyectos que la mayoría cree que no se pueden hacer. Este desafío era demasiado bueno para no responder".

Centinelas sintéticos

Los anticuerpos son grandes, Proteínas en forma de Y producidas por el sistema inmunológico humano para protegerse de los invasores extraños. Nuestros cuerpos montan esta defensa rápidamente, especialmente si han visto al invasor antes, produciendo el anticuerpo necesario a los pocos días de la infección.

Pero para hacerlos en el laboratorio, los anticuerpos específicos para un solo invasor pueden llevar meses, y ser una propuesta cara.

Johnston quería imitar el enfoque de la naturaleza al tiempo que reducía drásticamente el tiempo de descubrimiento y producción de antimicrobianos.

Durante la última década, El equipo de Johnston ha sido pionero en el desarrollo de versiones fabricadas en laboratorio que se centran solo en el fin comercial de los anticuerpos. elementos críticos de reconocimiento de patógenos, llamados anticuerpos sintéticos, o sincuerdos.

Los sincuerpos están formados por dos fragmentos de proteína cortos, llamados péptidos, que se unen para formar un pequeño, compuesto similar a un anticuerpo todavía lo suficientemente grande para hacer su trabajo.

Astillando

Pero incluso el proceso de creación de síndromes suele llevar varios meses.

Los sincuerpos se seleccionan en chips de péptidos que contienen un conjunto prefabricado de 10, 000 péptidos colocados en filas ordenadas en un portaobjetos de vidrio de microscopio, llamado microarray.

Para generar un cuerpo sintético con actividad antibiótica, se puede colocar una solución que contenga bacterias o virus en la micromatriz.

"Nuestra solución para ahorrar tiempo fue realizar un cribado previo de una gran cantidad de patógenos en la micromatriz y encontrar 100 péptidos que fueran lo suficientemente diversos como para que cualquier patógeno examinado se uniera a dos o más péptidos, "dijo Chris Diehnelt, un profesor asociado de investigación en el centro de Johnston que supervisó los experimentos de laboratorio.

Podrían almacenar grandes reservas de estos 100 péptidos por adelantado para que 1, Se podrían producir rápidamente 000 o más dosis de un terapéutico, selección de los mejores candidatos que bloquean un patógeno determinado. Estos candidatos luego se producen en grandes cantidades, purificado y probado en ratones para determinar la toxicidad aguda para que todo el proceso se complete en una semana.

Por su prueba de concepto, examinaron un total de 21 virus y bacterias diferentes frente a sus matrices de cuerpos sintéticos.

"Descubrimos que la mayoría de los péptidos reconocían un patógeno, "dijo Diehnelt.

Además, probaron su sistema contra dos patógenos desconocidos que no se utilizaron en el estudio.

"Los datos mostraron que esta matriz potencialmente puede identificar péptidos de unión para cualquier patógeno dado, "dijo Diehnelt.

Un tiro en el brazo

"Con este enfoque, se pueden producir docenas o incluso cientos de sincuerdos en un día, "dijo Johnston.

Los mejores candidatos se evalúan rápidamente tanto por su eficacia mortal como por su toxicidad para los seres humanos y pueden producirse a gran escala.

Finalmente, su sistema fue probado contra dos flagelos sociales y los principales problemas de salud en todo el mundo:una cepa de influenza potencialmente pandémica (influenza H1N1) como prueba viral y una bacteria que causa infecciones relacionadas con la cirugía, S. epidermidis .

"Nuestros datos indican que se puede cribar un nuevo virus o bacteria contra la pequeña biblioteca de péptidos para descubrir péptidos de unión que se pueden convertir en sincuerpos antivirales y antibacterianos neutralizantes de manera rápida, "dijo Diehnelt.

Los siguientes pasos serían preparar el producto final para una entrega intravenosa, y ampliar el sistema para producir suficiente producto para un uso en toda la población, en caso de que el próximo ébola, Se produce el zika o un brote inesperado.

"Una llave, La característica única de nuestra tecnología sincuerpo es que la misma plataforma puede producir sincuerpos con actividad antibiótica o antiviral directa, y podemos hacerlo a una fracción del costo potencial actual, anticuerpos terapéuticos producidos comercialmente, "dijo Johnston.

Esta es una buena noticia para salvar vidas antes de que ocurra el próximo brote inevitable.

Y para Johnston, que también ha creado empresas basadas en otras tecnologías de ASU que ha desarrollado o co-desarrollado, también podría significar un gran negocio además del potencial para salvar vidas. El mercado mundial de anticuerpos monoclonales terapéuticos y las terapias contra el cáncer tienen una gran demanda, con un tamaño de mercado estimado cercano a los $ 100 mil millones para 2018.