Los virus del síndrome reproductivo y respiratorio porcino (PRRSV) causan daños importantes en las granjas porcinas de todo el mundo cada año.
por Anna Zarra Aldrich, Universidad de Connecticut
Solo en los EE. UU., las infecciones por PRRSV cuestan a los agricultores unos 664 millones de dólares al año. En Europa, la pérdida anual estimada es de 1.500 millones de euros.
Actualmente no existe un tratamiento o prevención eficaz para esta devastadora enfermedad. Pero puede haber esperanza en el horizonte.
Un grupo de investigadores de la Facultad de Agricultura, Salud y Recursos Naturales de la UConn identificó recientemente una serie de moléculas pequeñas que podrían servir como un tratamiento preventivo eficaz para el PRRVS. El equipo incluye a Xiuchun «Cindy» Tian, directora interina del departamento y profesora de ciencia animal ; Jiaqi Zhu ’23 (CAHNR), ex Ph.D. estudiante de zootecnia; Antonio Garmendia, catedrático de patobiología y veterinaria ; y Young Tang, ex profesor asociado de ciencia animal en UConn y profesor actual en la Universidad Northwest A&F en China.
El equipo publicó recientemente sus hallazgos en el Journal of Virology . Fue seleccionado como la elección del editor para el número.
«Esta es una enfermedad infecciosa económicamente importante entre la industria porcina y causa pérdidas significativas en los negocios», dice Zhu. «Entonces, queríamos encontrar una estrategia terapéutica contra esta enfermedad«.
El equipo utilizó un enfoque innovador para la detección de posibles productos farmacéuticos que se centró en moléculas pequeñas en lugar de enfoques de vacunación tradicionales.
Los científicos descubrieron previamente que los virus se dirigen a un receptor específico en las células de los cerdos, CD163, para infectar la célula. En este estudio, el colaborador, Atomwise Inc., usó su tecnología basada en IA para identificar un conjunto de moléculas pequeñas, de una biblioteca de millones de compuestos, que luego los investigadores examinaron para bloquear la unión de PRRSV a CD163 en el laboratorio.
Atomwise es una empresa de descubrimiento de fármacos basada en tecnología con sede en California que fue pionera en el uso del aprendizaje profundo para el diseño de fármacos basado en la estructura para identificar qué moléculas pequeñas se unen a las proteínas diana con modelos 3D.
«Es como un mecanismo de cerradura y llave», dice Tian. «La cerradura tiene que abrirse con una llave específica. Interactúan de manera única y estrecha».
Los investigadores marcaron el receptor, la «cerradura», con la mitad de un marcador fluorescente que solo aparecería si encontrara otra mitad del marcador fluorescente en la «llave», en este caso, una proteína viral específica. Si la molécula pequeña interfiere con la interacción de la llave de bloqueo, entonces bloquea la infección.
Los investigadores primero identificaron una pequeña molécula que podría disminuir significativamente la infección viral en su modelo celular.
El algoritmo de Atomwise luego buscó otros candidatos e identificó un grupo de 96 análogos de esa molécula. Los análogos son compuestos que tienen estructuras químicas similares. Esto a menudo significa que realizan funciones similares en el cuerpo o el medio ambiente.
Los investigadores encontraron otras tres moléculas que tenían el mismo impacto protector que la original.
Las moléculas inhibieron eficazmente la interacción entre el virus y el receptor de la célula al unirse a un fragmento del receptor, proporcionando una fuerte inmunidad.
Gracias a su colaboración con Atomwise, los hallazgos del equipo representan un nuevo enfoque para prevenir la infección por PRRSV. Anteriormente, los investigadores habían estado trabajando en vacunas tradicionales que no brindaban una protección fuerte y que eran caras de producir. PRRSV también tiene una naturaleza altamente mutante, lo que hace que el desarrollo de una vacuna eficaz sea un objetivo móvil.
Las moléculas pequeñas son mucho más fáciles y baratas de producir y almacenar. Esta es una gran ventaja de un producto que potencialmente necesitaría ser producido en masa para los agricultores a escala global. También se podrían agregar moléculas pequeñas al alimento para cerdos para inocular a los cerdos en masa, en lugar de tener que vacunar individualmente a miles de lechones.
El siguiente paso es probar las cuatro moléculas en modelos animales. Si bien las cuatro moléculas funcionaron igualmente bien en el modelo celular, cuando se prueban en animales, pueden surgir diferentes ventajas y desventajas. El equipo también experimentará con diferentes dosis de cada molécula para determinar la formulación ideal para un nuevo tratamiento preventivo.
UConn y Atomwise han presentado una solicitud de patente y, actualmente, UConn está explorando posibles asociaciones industriales para madurar aún más y otorgar licencias a esta tecnología.
«Si el virus PRRS, uno de los mayores problemas en la industria porcina, tiene una medida preventiva que es más barata y más efectiva, tendrá un gran impacto entre la comunidad ganadera», dice Tian. «Esto tiene un tremendo impacto a nivel mundial».
Más información: Jiaqi Zhu et al, Identificación de nuevos compuestos contra la infección por PRRSV dirigiéndose directamente a CD163, Journal of Virology (2023). DOI: 10.1128/jvi.00054-23
