Superordenadores contra virus mutantes

Ahora casi se ha olvidado, pero hace menos de dos años el virus del Ébola se había convertido en una amenaza mundial. El desarrollo de la vacuna contra la enfermedad fue muy veloz, pero en un brote de un microbio letal unos pocos meses pueden significar miles de muertos. Durante los últimos años, la supercomputación ha tratado de desarrollar sistemas para acelerar la creación de armas contra este tipo de enfermedades y parece que la aplicación de sus resultados está muy cerca.

El Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) y el Institut de Recerca de la Sida IrsiCaixa han anunciado recientemente la creación de un método bioinformático para mejorar el tratamiento del VIH. La eficacia de los antirretrovirales con los que se combate esta enfermedad depende de las mutaciones con las que el virus se adapta a circunstancias cambiantes. Cuando cambia el virus, es necesario cambiar el tratamiento. Ahora, esas modificaciones se realizan a partir de la información acumulada con el estudio de pacientes. Este método es útil, pero no sirve, por ejemplo, cuando hay que enfrentarse a una mutación que no había sido registrada. El nuevo sistema, publicado en el Journal of Chemical Information and Modeling, superaría estas limitaciones.

Se sabe que la estructura de las moléculas que componen los virus o nuestras células es fundamental para entender su función. Como si fuesen piezas de un rompecabezas, los virus son capaces de acoplarse a las células y secuestrarlas para ponerlas a su servicio. Los fármacos funcionan también como piezas que bloquean las proteínas que le sirven al patógeno de enlace impidiendo la infección. Utilizando el conocimiento obtenido a través de la cristalografía de rayos X sobre la estructura de los virus y de los puntos donde se enganchan para invadir la célula, es posible crear modelos para probar la eficacia de distintos fármacos antes de administrárselos al paciente.

En el caso del virus del sida, el programa permitiría amoldar los medicamentos para responder a las mutaciones, que cambian las formas de encaje del microbio con la célula y hacen que aparezcan resistencias. Este análisis informático, que requeriría la secuenciación previa del genoma del paciente, se podría llevar a cabo en menos de un día y está disponible para los médicos que quieran llevarlo a cabo. “Para el VIH hay 400 estructuras genéricas, pero ninguno de los pacientes analizados tenía virus con esas estructuras. Cada uno tenía 10 o 20 mutaciones”, explica Víctor Guallar, investigador ICREA del BSC. “Nosotros hemos desarrollado técnicas de homología que permiten adaptarse a esas mutaciones con mucha eficacia”, asegura.

“Es la primera vez que este sistema se pone al servicio de la práctica clínica”, continúa Guallar. “Por ahora se puede aplicar a una proteína y dos fármacos, pero vamos a generalizarlo”, añade. La misma tecnología, basada en el software de simulación PELÉ, serviría además para predecir la eficacia de fármacos con otras enfermedades como el cáncer. “Queremos desarrollar el software para aplicarlo a las 100 o 200 dianas terapéuticas de cáncer más interesantes, de las que hay una buena estructura cristalográfica”, apunta Guallar. “No vamos a sustituir los ensayos experimentales, pero como vemos que la exactitud de estos métodos es tan buena, se podría hacer un filtrado de fármacos que ya existen para, con el conocimiento del genoma del paciente, saber cuáles pueden funcionar mejor para una versión de cáncer particular”, afirma.

Las empresas farmacéuticas y biotecnológicas ya utilizan modelos informáticos para hacer un cribado previo de las moléculas con posibilidades de curar. El análisis de las estructuras de estos fármacos y de los receptores a los que se deberán dirigir, permite ahorrarse muchos de los palos de ciego que antes eran necesarios en la búsqueda de nuevos fármacos. Según indica Guallar, “en casos de epidemia como el zika o el ébola, estas técnicas permitirían hacer un cribado virtual y encontrar un fármaco en horas o días”.

La tecnología no solo tendrá aplicaciones en el desarrollo o la aplicación de fármacos. La simulación de los encajes entre moléculas también tiene utilidad en la búsqueda de enzimas capaces, por ejemplo, de transformar residuos de algunos alimentos en nuevos productos. Tecnologías como la desarrollada por el BSC avanzan para que la realidad virtual produzca cambios más radicales en la realidad.