Un espectacular avance biomédico se ha producido en la Universidad de California en San Diego, cuando un equipo multidisciplinar de investigadores ha conseguido interceptar y, por tanto, frenar la infección del nuevo coronavirus con nanoesponjas.
Como describen en un elegante estudio que acaba de publicar ACS Nano Letters, estos investigadores han logrado que las nanopartículas envueltas en las membranas de las células pulmonares e inmunes humanas puedan atraer y neutralizar el virus SARS-CoV-2 en el cultivo celular, haciendo que el virus pierda su capacidad de secuestrar las células huésped y reproducirse.
Los investigadores denominan nanoesponjas a estas partículas nanométricas, porque absorben los patógenos y las toxinas dañinas. Recordemos que un nanómetro equivale a una billonésima parte de un metro.
En este trabajo describen cómo, en experimentos de laboratorio, los tipos de nanoesponjas tanto de células pulmonares como inmunes causaron que el coronavirus SARS-CoV-2 perdiera casi el 90% de su infectividad viral.
La infectividad viral es una medida de la capacidad del agente patógeno para invadir la célula huésped y explotar sus recursos para replicarse y producir adicionales partículas virales infecciosas.
En lugar de atacar al virus en sí, estas nanoesponjas están diseñadas para proteger las células sanas que invade el nuevo coronavirus.
Liangfang Zhang, profesor de Nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de California San Diego Jacobs y miembro de este equipo, recuerda que “tradicionalmente, los desarrolladores de medicamentos para enfermedades infecciosas profundizan en los detalles del patógeno para encontrar objetivos farmacológicos. Nuestro enfoque es diferente. Solo necesitamos saber cuáles son las células objetivo. Y el nuestro es protegerlos creando señuelos biomiméticos”.
Su laboratorio creó por primera vez esta plataforma biomimética de nanoesponja hace más de una década y desde entonces la ha estado desarrollando para una amplia gama de aplicaciones.
Las ‘nanoesponjas’ también absorben las proteínas inflamatorias de las citocinas tras infección por coronavirus
Además de los datos alentadores sobre la neutralización del coronavirus en el cultivo celular, los investigadores señalan que las nanoesponjas envueltas en fragmentos de las membranas externas de los macrófagos podrían tener un beneficio adicional: absorber las proteínas inflamatorias de las citocinas, que están implicadas en algunos de los aspectos más peligrosos de COVID-19 y son impulsados por la respuesta inmune a la infección.
Cada uno de estos ingenios es un millar de veces más pequeño que el grosor de un cabello humano. Consiste en un núcleo de polímero recubierto de membranas celulares extraídas de células epiteliales de pulmón tipo II o células de macrófagos.
Las membranas cubren las esponjas con los mismos receptores de proteínas que las células que suplantan y esto incluye inherentemente cualquier receptor que el SARS-CoV-2 use para ingresar a las células del cuerpo.
En este laboratorio BSL-4, el nivel más alto de bioseguridad para una instalación de investigación, los científicos dirigidos por el profesor de Microbiología, Anthony Griffiths, de la Universidad de Boston, probaron la capacidad de varias concentraciones de cada tipo de nanoesponja para reducir la infectividad del virus SARS-CoV-2 vivo: las mismas cepas que se prueban en otras investigaciones terapéuticas y de vacunas para COVID-19.
‘Nanoesponjas’, un posible antiviral
A una concentración de 5 miligramos por mililitro, estos ingenios cubiertos de membrana de las células pulmonares inhibieron el 93% de la infectividad viral del SARS-CoV-2. Las nanoesponjas envueltas en macrófagos inhibieron el 88% de la infectividad viral.
«Desde la perspectiva de un inmunólogo y virólogo, la plataforma de nanoesponja resulta inmediatamente atractiva como posible antiviral debido a su capacidad para trabajar contra virus de cualquier tipo. Esto significa que, en contraposición a un medicamento o anticuerpo que podría bloquear muy específicamente la infección o replicación de SARS-CoV -2, estas nanoesponjas de la membrana celular podrían funcionar de una manera más holística en el tratamiento de un amplio espectro de enfermedades infecciosas virales. Inicialmente, era optimista escéptica sobre si funcionaría y luego me emocioné una vez que vi los resultados y se profundizó en lo que esto podría significar para el desarrollo terapéutico en su conjunto «, comenta Anna Honko, coautora del artículo y profesora asociada de investigación de Microbiología en los Laboratorios Nacionales de Enfermedades Infecciosas Emergentes (NEIDL), de la Universidad de Boston.
Estos investigadores de las Universidades de San Diego y Boston evaluarán próximamente la eficacia de las nanoesponjas en modelos animales y, si logran los mismos resultados, pasarán a desarrollar los protocolos para ensayos con humanos.
El tiempo es más que fundamental para esta investigación, que supone un avance biomédico de gran calado.
Feynman, padre de la Nanotecnología, el precursor
El desaparecido Richard Phillips Feynman, posiblemente la mente más clara en el campo de la Física Teórica de siglo pasado fue recompensado con el premio Nobel en 1965 por sus contribuciones, en especial la renormalización, en electrodinámica cuántica. Compartió este galardón con Shin-Ichio Tomonaga y Julian Schwinger.
Considerado como el padre de la Nanotecnología, su trabajo ha posibilitado este hallazgo de los ingenieros, físicos y microbiólogos estadounidenses. Como se sabe, la Nanotecnología incluye áreas como biología, química, física, ciencia de materiales, ingeniería, etc., y tiene especial protagonismo en campos como la informática, las comunicaciones, la microelectrónica, la biotecnología y la biomedicina.
Muy recomendable es la biografía que sobre este investigador escribió Rafael Barzanallana, del Departamento de Informática y Sistemas de la Universidad de Murcia, por su sencillez y rigor. Dos datos que nos dan una imagen de su personalidad: a los 10 años inició una colección de aparatos antiguos de radio y, a los 12, ya montaba sus propios dispositivos en un laboratorio de electrónica. Esto ocurría en 1930, en Nueva York.
Y un segundo dato también muy significativo. En 1978, extirparon un tumor al profesor Feynman. En su convalecencia perdió el apetito y apenas comía. Su amiga Alix Mautner, gran cocinera y especialista en literatura inglesa, le visitaba a diario.
Poco a poco fue recuperándose. En una de estas visitas, Alix le pidió al científico que le explicase por qué había ganado el Nobel de Física: la electrodinámica cuántica. Fue un rotundo fracaso el que cosechó el profesor Feynman. No pudo explicárselo.
Él mismo lo reconoció en una de sus obras. “No pude. No sabía cómo explicar la electrodinámica cuántica. Me habían dado el Nobel por algo que no era capaz de explicar a gente como Alix, y si no puedes hacer algo así significa que en realidad no lo entiendes”.
Feynman murió de cáncer el 15 de febrero de 1988. Estuvo impartiendo clases 15 días antes de su fallecimiento.
