Química computacional en la lucha contra el coronavirus de mano del CiQUS

Atendiendo a la coyuntura actual originada por la crisis sanitaria por la COVID-19, el CiQUS de la USC está realizando actualmente investigación relacionada con el coronavirus: tres grupos trabajan en el desarrollo de antivirales y dos en vacunas. En el caso de los antivirales, la investigadora RyC Rebeca García Fandiño está colaborando, a través de la spin off del CiQUS, MD.USE Innovations, con la empresa americana Ligand Pharmaceuticals Incorporated (NASDAQ: LGND) en la realización de estudios computacionales para ver cómo el Captisol, una ciclodextrina incluida en la formulación del remdesivir que comercializa esta compañía, encapsula el fármaco en el tratamiento de la COVID-19.

En este campo de estudio, la investigación del CiQUS liderada por Rebeca García Fandiño, ha desarrollado también una aplicación en realidad virtual que permite navegar por las proteínas SARS-CoV-2 en realidad virtual como si fueran una montaña rusa, denominada Corona VRus Coaster. Se trata de líneas de investigación basadas en química computacional que persiguen la transferencia de conocimiento en beneficio de la sociedad.

Estudios computacionales

Los estudios computacionales que se están realizando en colaboración con Ligand Pharmaceuticals (partner de Gilead Sciences) se enmarcan en un contexto en el que la empresa Gilead Sciences y el Gobierno de EE.UU. anunciaron (el pasado 1 de mayo) una autorización de uso de emergencia para remdesivir, el primer tratamiento antiviral terapéutico para tratar COVID-19. Actualmente Japón, Reino Unido, Taiwán y Estados Unidos son los países que autorizan el uso de remdesivir para el tratamiento del coronavirus, mientras la Agencia Europea de Medicamentos mantiene una revisión continua sobre su utilización. El Captisol se utiliza como excipiente para aumentar la solubilidad en agua y la estabilidad química del remdesivir, sin embargo, a día de hoy no se conoce nada acerca de este mecanismo a nivel molecular.

En los estudios computacionales que se están llevando a cabo se utiliza Dinámica Molecular, una técnica que permite simular de manera muy realista cómo se mueven e interacciona el remdesivir con sus excipientes en un ámbito acuoso. Estos “experimentos computacionales” requieren una enorme capacidad de cómputo y se llevan a cabo en centros de cálculo. En este caso, las simulaciones se están realizando en el CESGA (Centro de Supercomputación de Galicia). Los resultados preliminares de este estudio, publicados recientemente en Drug Development& Delivery (https://drug-dev.com/formulation-forum-application-of-captisol-technology-to-enable-the-formulation-of-remdesivir-in-treating-covid-19/) sugieren que el mecanismo de solubilización encajaría bien con una encapsulación 1:1 Captisol-remdesivir. Actualmente se están llevando a cabo estudios más profundos para evaluar cuantitativamente dicha encapsulación, así como la influencia de procesos de agregación del excipiente y de la protonación del remdesivir a PH fisiológico, que también podrían tener influencia en la solubilidad del fármaco.

Realidad virtual frente a la COVID-19

Por su parte la aplicación Corona VRus Coaster permite navegar a través del esqueletol de 22 estructuras de proteínas involucradas en la infección por el SARS-CoV-2, como si fueran una montaña rusa, proporcionando perspectivas únicas. “La realidad virtual es una herramienta poderosa para profundizar en las estructuras biomoleculares que actualmente se están identificando para la infección por SARS-CoV-2, lo que lleva a avances significativos en la comprensión de la enfermedad y promueve nuevas terapias o tratamientos”, explica la investigadora del CiQUS, Rebeca García Fandiño.

Destaca además que con esta herramienta se busca alimentar una nueva generación de tecnologías inmersivas para la visualización molecular, lo que podría ayudar a comprender y desarrollar un medicamento eficaz contra el SARS-CoV-2, responsable de la pandemia mundial actual.

Software para construir simulaciones de dinámica molecular

Esta línea de investigación de aplicación de la química computacional a la lucha contra el coronavirus se extiende también a otros campos de estudio como la aterosclerosis y otras enfermedades graves del envejecimiento de mano de la farmacéutica Underdog Pharmaceuticals a través de la reciente formalización de un acuerdo de adquisición de la tecnología de la spin-off del CiQUS.

Una colaboración entre ambas entidades que se remonta ya varios años atrás trabajando juntos en la construcción de un nuevo sistema de software, Candymer, que puede construir y parametrizar sofisticadas simulaciones de dinámica molecular de complejos de ciclodextrina-esteroles. Con él, se pueden probar las interacciones de los objetivos farmacológicos y también diseñar moléculas completamente nuevas.