Una caja de herramientas inusual pone bajo vigilancia las variantes peligrosas del SARS-CoV-2, y puede detectar las más infecciosas
Podríamos encontrar y tratar el próximo Omicron mucho antes de que surja, gracias a una física de virus inesperada
Con cada nueva variante del SARS-CoV-2 que ha surgido, se desata el pánico mundial para determinar su nivel de amenaza. Sin embargo, un grupo de biólogos cuánticos, ingenieros y físicos especializados en virus creen que ya disponemos de las herramientas necesarias para detectar y detener más fácilmente los peligrosos coronavirus y sus variantes.
La proteína spike del SARS-CoV-2 facilita la invasión de las células del huésped al unirse a los receptores ACE2 integrados en la membrana celular.
Adams et al.
En la reunión de marzo de 2022 de la APS, los científicos hablarán de cómo las vibraciones cuánticas, la cartografía molecular, la vigilancia de los puntos calientes genéticos y los nanodiamantes están preparados para desentrañar los secretos de la proteína y el ARN del SARS-CoV-2, lo que permitirá mejorar el diagnóstico, la evaluación del riesgo de las variantes y el tratamiento.
Compartirán sus resultados en una conferencia de prensa a las 12 p.m. CDT del jueves 17 de marzo de 2022. La conferencia se celebrará in situ y se retransmitirá a través de Zoom.
Todos los virus del SARS-CoV-2 utilizan la proteína spike para entrar en las células del huésped, por lo que esta proteína es crucial para desarrollar mejores vacunas y fármacos. Pero hay una zona de la geografía de la espiga que sigue siendo difícil de cartografiar: el lugar exacto donde se adhiere el virus.
Así que Karissa Sanbonmatsu, bióloga estructural del Laboratorio Nacional de Los Álamos, junto con Chang-Shung Tung, aplicaron los últimos métodos computacionales para averiguar la composición molecular de la región.
"Presentamos nuevos modelos de la parte de la proteína de la espiga que ancla el virus al huésped que son coherentes con los datos experimentales", dijo Sanbonmatsu. En la reunión, hablará de cómo las simulaciones explican las confusas mediciones de densidad halladas en los experimentos.
La unión entre la proteína de la espiga y la célula huésped también da lugar a algunas "malas vibraciones", según ha descubierto un grupo de la Universidad de KwaZulu-Natal.
"En el caso del SARS-CoV-2, demostramos que las vibraciones de la proteína espiga pueden aumentar la probabilidad de una transferencia de electrones en los receptores del huésped", dijo Francesco Petruccione, biólogo cuántico que presentará los resultados.
El grupo investigó el papel que podría desempeñar este túnel cuántico en la infección por el SARS-CoV-2, y si podrían diseñarse tratamientos para interrumpir las vibraciones que ayudan al virus a unirse. Las mutaciones que dan lugar a nuevas variantes también dan lugar a diferentes patrones de vibración.
"El resultado más práctico de esta investigación es la identificación de nuevas terapias para prevenir la infección por el SARS-CoV-2", dijo Petruccione. "Este modelo de activación del receptor también puede ofrecer una forma de predecir la infecciosidad de las nuevas cepas de SARS-CoV-2".
Determinar qué mutaciones de la proteína de la espiga darán lugar a una mayor transmisión del virus suele dejar perplejos a los epidemiólogos, ya que los datos experimentales directos requerirían exponer deliberadamente a las personas a las variantes.
El físico John Barton, de la Universidad de California en Riverside, y sus colaboradores decidieron adoptar un enfoque inesperado del problema combinando la vigilancia genómica y las herramientas de la física estadística.
"Nuestro método es el primero, hasta donde sabemos, capaz de evaluar exhaustivamente los efectos de las mutaciones del SARS-CoV-2 en la transmisión viral, incluidos los viajes de los individuos infectados, utilizando los millones de secuencias virales que se han recogido durante la pandemia", dijo Barton.
El equipo encontró puntos calientes en el genoma del SARS-CoV-2 donde surgen mutaciones altamente infecciosas, incluso en proteínas mucho menos estudiadas que la espiga. En la reunión, Barton presentará datos actualizados sobre la variante Omicron.
"Es importante destacar que nuestro modelo nos permite detectar muy rápidamente más variantes transmisibles del virus a medida que surgen: Podemos detectar un aumento significativo de la transmisión de las variantes Alfa y Delta cuando sólo tenían frecuencias de alrededor del 1% en determinadas regiones", dijo Barton.
Sea cual sea la variante, la detección precoz de la infección por coronavirus es fundamental para detener la transmisión y los repuntes.
Los investigadores dirigidos por el estudiante de postgrado del Instituto Tecnológico de Massachusetts Changhao Li diseñaron un sensor cuántico para diagnosticar el COVID-19. Su prueba podría arrojar una tasa de falsos negativos ultrabaja que mejora significativamente las pruebas estándar de PCR.
"Proponemos y estamos demostrando experimentalmente un sensor cuántico híbrido para el ARN del virus, basado en defectos de espín de vacantes de nitrógeno en nanodiamantes y nanopartículas magnéticas", dijo Li. El grupo publicó los diseños iniciales en Nano Letters.
Li compartirá nuevos resultados experimentales preliminares en la reunión. Bastarían varios centenares de copias de SARS-CoV-2 para que el sensor cuántico hiciera sonar la alarma, lo que significa que menos del 1% de las pruebas darían accidentalmente un resultado negativo. La prueba promete ser barata, rápida y fácil de ampliar.
De lo cuántico a lo computacional, de lo estadístico a lo vibracional, la física y sus técnicas bien establecidas podrían no sólo acelerar el fin de la actual pandemia, sino sentar las bases para responder más rápidamente a la siguiente.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
"SARS-CoV-2 Quantum Sensor Based on Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond"; Nano Letters; 2021
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
