Diseño de fármacos antivirales usando modelos de supercomputacion y docking.

Estimad@ autor@: Es un placer comunicarle que el trabajo de su autoría: "Diseño de medicamentos anti COVID19 in silicio (Mpro)" ha sido publicado e incluído en el último número de la Revista Electrónica de PortalesMedicos.com:

Diseño de medicamentos anti COVID19 in silicio (Mpro) Autor principal: Juan Carlos López Corbalán Vol. XVI; nº 8; 452 Designing Drugs targeting Mpro of SARs-CoV2 in silicio Fecha de recepción: 03/02/2021 Fecha de aceptación: 19/04/2021 Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com Volumen XVI. Número 8 – Segunda quincena de Abril de 2021 – Página inicial: Vol. XVI; nº 8; 452 Autores: Juan Carlos López Corbalán, José Miguel Seguí Ripoll. Administración general del estado; Hospital San Juan de Alicante. Alicante, España. Resumen: En la actualidad la pandemia de la beta coronavirus SARS-CoV2 ha causado más de 2,2 millones de muertos y 120 millones de infectados, y las cifras quedarán obsoletas en pocos minutos, porque están muriendo entre 19.000 y 26.000 personas al día en el planeta. De momento no hay un tratamiento antiviral efectivo contra esta plaga. Creemos que el diseño de fármacos por súper computación podría ser una útil herramienta para encontrar ése antiviral barato, efectivo, por vía oral y sin reacciones adversas. Se estudian los fármacos que actúan sobre la proteasa Mpro del SARS-CoV-2 y los que actúan sobre la RNA dependiente RNA polimerasa dependiente de RNA. “RdRp” Palabras clave: COVID-19, in silicio, medicamentos, antivirales, diseño Abstract:

Currently the pandemic of the beta coronavirus SARS-CoV2 has caused more than 2.2 million deaths and 120 million infected, and among 19,000 and 26,000 people are dead every day. At the moment there is no effective antiviral treatment against this disease. We believe that the docking of drugs by supercomputation could be a useful tool to find that antivirals. Drugs that act on the SARS-CoV-2 protease Mpro and those that act on RNA-dependent RNA polymerase are reviewed in this paper. Keywords: COVID-19, in silicio, drugs, antivirals, design, RdRp, Mpro. Los autores de este manuscrito declaran que: Todos ellos han participado en su elaboración y no tienen conflictos de intereses. La investigación se ha realizado siguiendo las Pautas éticas internacionales para la investigación relacionada con la salud con seres humanos elaboradas por el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS) en colaboración con la Organización Mundial de la Salud (OMS) https://cioms.ch/publications/product/pautas-eticas-internacionales-para-la-investigacion-relacionada-con-la-salud-con-seres-humanos/ INTRODUCCION. A día de hoy no hay un antiviral eficaz para tratar la COVID19. El único fármaco que ha logrado disminuir la mortalidad (de forma estadísticamente significativa) es la Dexametasona, que no es propiamente un fármaco antiviral, sino un corticoide inhibidor de las reacciones antiinflamatorias. La pandemia actual de COVID-19 cuyo agente etiológico es el SARS-CoV-2 es responsable de la emergencia sanitaria mundial. Hay un principio básico en Virología que siguen TODOS los virus de la clasificación de Baltimore (que es el nombre del Científico David Baltimore) Premio Nobel Medicina, 1977) que la realizó. Ese axioma fundamental dice: Todos los virus del planeta siguen la regla de que para generar sus genomas tienen que hacer RNA mensajero y ser leído por los ribosomas del huésped. TODOS.

Fig.1 Axioma de la Virología. Por lo tanto, los fármacos antivirales podrán tener diferentes “targets”, pero todos al final pasan por esas horcas caudinas de tener que traducir su m RNA en proteínas o material genómico usando las organelas, ribosomas y enzimas del huésped a quien infectan. Actualmente, no existe un remedio específico disponible contra el SARS-CoV-2. En consecuencia, es fundamental desarrollar un antiviral efectivo, barato, de administración oral, de buena biodisponibilidad, de toxicidad selectiva y además barato. Hay 28 proteínas sobre la superficie del virus, pero las 4 más conocidas son: La proteína S (espiga), la N (nucleocápside), la M (de membrana) y la E (Envoltura). En la actualidad casi todo el esfuerzo de focaliza sobre los 1274 aminoácidos de la proteína S o espícula. Al ser grandes estructuras, podemos visualizarlas por técnicas de Crio EM y VR y buscar esos residuos hidrofóbicos formados por aminoácidos aromáticos (“pockets”) donde podrían encontrarse receptores para moléculas de peso molecular de entre 350 y 900. Las dianas terapéuticas más adecuadas las buscaremos apoyándonos en la supercomputación y el docking y cribaje de nuevas moléculas o reposicionamiento de otros fármacos ya aceptados y autorizados para tratar otras patologías y orientarlo para atacar las dianas terapéuticas del SARS-CoV-2 (12). ¿Son útiles los diseños de fármacos por ordenador? Pues sí. Los súper ordenadores no diseñan nada, no crean nada si no están bien programados para ello, pero son muy útiles como herramienta accesoria y ponemos dos ejemplos. Fig. 2 El Zanamavir (Relenza ®), diseñado con métodos computacionales contra el receptor siálico del ortomixovirus. O el Indinavir, Crixivan ®, dirigido hacía la proteasa del retrovirus HIV. Son dos ejemplos válidos para sustentar que se pueden diseñar fármacos antivirales con la ayuda de las técnicas de docking, cribado y uso de supercomputación para el screening “in silicio” de nuevos fármacos anti virales. Innecesario decir que no se ha encontrado hasta el momento ningún fármaco antiviral contra el SARS-CoV2 (2). No es fácil. Y la historia nos demuestra que algunos antivirales se descubrieron i por serendipia, como la Amantadina, que mejoró los síntomas gripales de un grupo de enfermos a los que se trataba buscando antihistamínicos. O las muy conocidas de Pfizer, el Sildenafilo (Viagra) ®, originalmente se buscaba como antihipertensivo. Lo anteriormente expuesto nos obliga a reconsiderar que esta pandemia hace que cambie el paradigma y se usan las supercomputadoras y los programas de diseños y desarrollo de fármacos por métodos computacionales “in silicio”. E incluso se hace una modificación de la teoría heurística del docking y se realiza cribado selectivo sobre fármacos ya aprobados, de forma y manera tal que podamos “ganar tiempo” y podamos encontrar ésa solución farmacológica de la pandemia. Tal sería el caso del Raloxifeno, fármaco ya autorizado que ahora se demuestra que por cálculo químico farmacéutico tiene acción inhibitoria de la RNA polimerasa del SAR-CoV 2. Puntualizar que esto es una ayuda a la investigación, pero los supercomputadores no “diseñan” fármacos sólo, sino tan solo una herramienta accesoria, no son necesariamente predictivos. Y quizás lo más importante: El “docking” no demuestra que la molécula se una efectivamente al receptor. Docking o acoplamiento molecular computarizado (1) Virtual screenig o identificación y búsqueda de compuestos dentro de una colección o conjunto de similares (un a library previa) y características. Mediante hits computacionales vamos experimentando. Un ejemplo en estudios de Farmacognosia nos ponemos a identificar todos los alcaloides del cornezuelo del centeno (Claviceps purpúrea, que parasita al centeno (Secale cereale). Esto es el cribado virtual, usando supercomputación o modelo “in silico”. Incrementamos la probabilidad de encontrar moléculas activas. Pharmacophore modeling el fin es detectar el arreglo tridimensional de las características mínimas en forma de mapeo de la nube electrónica y, abajo se ilustra el modelo farmacóforo en el que se presentan las interacciones con el receptor. La esfera roja de elevada carga negativa ( -2,19) y – 11,74, aceptan puentes de hidrógeno, los anillos en azul dan y el anillo Fig.4 Farmacoforos.significa que puede tener nube electrónica pi, como el benceno En la figura 5 de abajo tenemos el ácido trimetil aurin tricarboxílico, con sus tres grupos farmacóforos marcados con un asterisco. Dianas terapéuticas para el SARS-CoV-2 La RNA polimerasa. Ejemplo: Remdesivir, o Metisazona (3), por poli farmacología: Raloxifeno. poli farmacología: tenemos ya otras moléculas aceptadas, pero con otra indicación terapéutica, con lo cual podemos usarlos para una nueva indicación sin volver a tener que realizar estudios toxicológicos. La eEF1A (Eukaryotic translation elongation factor 1 alpha), en éste caso realmente no actuamos sobre el virus, sino sobre un factor del huésped, pero lo hemos incluido igualmente. Ej.: Plitidepsina. Otro ejemplo de cribado en library. Este fármaco se usaba contra el mieloma múltiple. Ahora se le busca aplicación en Fase I contra la Covid 19. La MPro o Proteasa 3CLpro.La estructura de la Mpro la tienen en la Fig. 6 Ejemplos serían el Ebselen también llamado PZ51 DR3305, ó SPI-1005, Carfilzomib (7,8,9). Nos vamos a centrar en ésta Mpro, usando técnicas de cálculo químico farmacéutico buscando moléculas de peso molecular entre 340 y 900 que se unan a esos residuos hidrofóbicos que se forman en determinadas regiones y probar a base de “fuerza bruta” diversos fármacos que han demostrado actividad sobre Mpro son Etopósido, Hesperidina, Velpatasvir, Diosmina y Venetotoclax. Fig.7. La RnRp ó Ribonucleasa dependiente de m RNA polimerasa (4). Se descubrieron partir de estudios sobre el Mengovirus y el virus de la polimielitis cuando se observó que estos virus eran insensibles a la actinomicina D, un fármaco que inhibe la síntesis de ARN celular catalizada por ADN. Esta falta de sensibilidad sugirió que existe una enzima específica del virus una enzima propia de los virus de ARN que cataliza la replicación del ARN a partir de una plantilla de ARN. que podría copiar ARN de una plantilla de ARN y no de una plantilla de ADN. Como el MK-7376, al parecer tienen acciones como inhibidores de la proteína ácida con función endonucleasa o los dos compuestos CoViTris2020 and ChloViD2020 (5) ó el Mr224 (14) Los canales ionóforos: Ej.: Ivermectina al 0,6 %. Esta acción “in vitro se está estudiando también “in vivo” en ensayos clínicos. Los inhibidores de la proteasa alfa ceto glutarasa. Ej.: Telaprevir, Borceprevir. Estos fármacos inhiben la proteasa del virus de la Hepatitis C, en concreto su IP de serina NS3-4A del VHC, enzima esencial para la replicación del virus. Dudoso que tengan ninguna acción contra el SARS-CoV-2, aunque ambos sean virus RNA mono catenarios de la clasificación IV de Baltimore. Elevación de pH endoplásmico, inhibiendo metabolismo viral: Hidroxicloroquina. Hablar dela Cloroquina y su hidroxiderivado nos llevaría al escándalo Surgisphere y la revista The Lancet, y preferimos dejarlo de lado. La Cloroquina tiene varios mecanismos de sobre el SARS-CoV-2, impidiendo su entrada y difusión a la célula, pero el aumento del Ph intracelular es quizás el más importante. Inhibidores de la Fusión. Que inhiben los procesos de anclaje y fusión. En concreto a la proteína TMPRSS2. Aquí tendríamos el Acetato de Camustat, del cual se están haciendo ensayos clínicos. Fármacos que inhiben los procesos de anclaje y fusión. En concreto a la proteína TMPRSS2. Cuando el virus SARS-CoV2 se ancla al receptor ACE/2 h de las células epiteliales, sufre dos cleavages. 1) Uno es dependiente de furinas, una proteína existente en el propio sistema del huésped, pero que el virus, ladinamente usa contra el huésped (el hospedador, como lo llaman en los libros de Virología sudamericano), lo que hace para aprovecharse de nuestro sistema para empezar a generar virones meta estables anclarse (S1) y luego fusionarse (S2). Estos son pasos muy importantes sobre los que conviene profundizar, como haremos más adelante. 2) El segundo cleavage se produce con la S2 cambiando la conformación y aparece una proteína de fusión, absolutamente necesaria para penetrar en la célula epitelial humana que es el huésped (no se ha demostrado la posibilidad en células endoteliales, como proponían dos cirujanos torácicos americanos. Hay un cambio conformacional y pasamos de una proteína pre fusión PDB-6VSB a otra proteína de post fusión. PDB:6LXT. Aquí actúa el Mesilato de Camustat, inhibiendo la TMPRSS2 y sobre el que se están haciendo ensayos clínicos que determinen su uso en clínica. Esta proteína de fusión del virus es fundamental, junto con el de anclaje. ¿Cuándo se produce el “cleavage”? ¿En la superficie de la célula o en el endoplasma? ¿Ese proceso de cambio conformacional va influenciado por el pH? Un pH muy básico (conseguido por ejemplo tomando HCQ, subiendo el pH intracelular por encima de 8,5 inhibirían los procesos endonucleares del virus, produciendo su enlentecimiento reproductivo e inhibe el proceso El “cleavage” (anglicismo para definir rotura enzimática) de S1 y S2 se realiza por la llamada a proteína de corte de furinas. Si, las mismas proteínas de corte de furinas que, según la disidente china son una de las tres características del virus propias de haberse sintetizado en un laboratorio, a partir de dos virus corona del resfriado vulgar y luego una insertación de la espícula por técnicas que habrían llevado unos seis meses. Eso explicaría también las notables diferencias entre las tres proteínas de la espiga de murciélago de herradura, pangolín ( Manus javanica) y SARS-CoV 2. 9. Mecanismo poco conocido. Inducción de errores por parte de la proof reading del virus, posiblemente por ser análogo de citosina. En éste cajón de sastre tendríamos al MK 4284 o Molnupiravir. 10. Otros. Aclarubicin, TMC-310911 y Faldaprevir (13), posibles inhibidores de Mpro. NO hemos incluido en ésta revisión los siguientes grupos: 1 Los anticuerpos monoclonales, porque su mecanismo de acción va ligado a los epítopos o determinantes antigénicos. Dejamos fuera al Lyco 5555 ®, el Regeneron ® ó el anticuerpo monoclonal ya “clásico” contra el SARS-CoV-1, el CR 3022 S. 2 los inhibidores de Il6: Tocilizumab y Siltuximab. Porque no son fármacos específicos para la COVID19, ya se usaban para otras patologías y ya estaban aprobados y no hay que volver a hacer estudios de toxicidad crónica y agua, pues ya están en su Ficha Técnica. Por la misma razón, dejamos fuera de este estudio al Sarilumab, Bariticinip , Erlitinib, y Sumatinib. 3 Los inhibidores de la IL -1. El Anakinra. Mismo motivo. 4 Inhibidores JAK 1 y JAK 2: Ruxolitinib 5 El plasma humano de enfermos convalecientes, porque hay dudas sobre su efectividad y además aumentan los accidentes trombóticos dada la elevada reología del plasma de convalecientes.

MATERIAL Y METODOS. Primeramente se hizo una búsqueda bibliográfica primaria de la información obtenida de clinicaltrials.gov que está gestionada por la National Library of Medicine (NLM) y el National Institutes of Health (NIH) de la Food and Drug Administration del Gobierno de los Estados Unidos de América. Igualmente se han utilizado los buscadores médicos y las revistas BioXriv, ChemXriv, New England Journal of medicina y JAMA. Se han excluido los artículos de The Lancet porque, después del escándalo Surgiphere, no nos merece confianza ni credibilidad la citada revista. Luego se emplearon técnicas de Vr empleando un sistema Oculus Quest 2 white, bajo licencia de Nanome Inc. soportada en un modelo de PC con microprocesador MSi Trident 3 10 SI-016EU 17-10700/16/512/GTX 1660 SA/W. Hay otros porgramas, como el Link3D o el Naive Bayes(12). Algoritmo Básico del que se dice (12) tiene una eficacia del 73% para predecir medicamentos con actividad anti SARS-CoV-2. RESULTADOS: Hay 28 proteínas en la superficie del betacoronavirus causante de la COVID19, pero nos hemos centrado en los fármacos que inhiben la proteasa M pro del coronavirus (CoV) (Mpro también llamada 3CLpro), que juega un papel indispensable en el ciclo biológico del virus. Aquí ven la serie de cinco moléculas que se unen a los residuos hidrofóbicos (“bolsillos o pockets”). En la figura de abajo ven los citados residuos hidrófobos marcados en negro. Usando técnicas de docking y su afinidad química entre sustrato y receptor expresadas kcal/ mol. Otros autores (16) han usado El llamado Glide-Schodinger dock score, así se descubrieron como inhibidores de la Mpro el Lopinavir, Amodiaquina, y el Digalato de teaflavina.

Fig. 9 Pocket 1 Energía: -8,41 kcal/mol. Fig. 10 Pocket 2. Energía: -7,77 Kcal/mol. Fig. 11 Pocket número 3 : Energía: -8,51 Kcal/mo Fig. 12 Pocket número 4.: Energía: -8,29 kcal/mol. De origen farmacognósico nos encontramos otros productos. (6) La épsilon –Viniferina ( -8,6 kcal/mol) o el Dehirdectol ( -10,3 kcal/mol), el Carnosol ( -8,2 kcal/mol) el Arjunglucoside ( -7,78 kcal/mol) y el Rosmanol (- 7,95 kcal/mol). (10) Esta revisión prevé que los inhibidores dirigidos a CoV Mpros podrían convertirse en fármacos antivirales de amplio espectro en caso de COVID-19 y otras enfermedades relacionadas con CoV (proyecto Excakate4Covid). Los resultados de la estructura cristalina y del acoplamiento han demostrado que los inhibidores de Ebselen, TDZD-8 y derivados de α-cetoamida. Fig. 13. como potenciales fármacos, ya que, en el laboratorio buscamos el concepto de Mutación letal y entrada en catástrofes de error, que podría conseguirse con la aplicación de varios de éstos compuestos en asociación, con lo que podriamos disminuir su toxicidad. La inducimos cuando nos dedicamos a ir exponiendo al virus a diversos antivirales que actúan sobre diferentes mecanismos, aumentando la tasa de error en la RNA polimerasa del virus de forma artificial hasta que se extingue el virus. Aquí podría ser una asociación de inhibidor de la proteasa, un inhibidor de la polmerasa y un inhibidor de la proteína de fusión. Otros farmacos que también tienen el mecanismo conjunto de la entrada en catástrofe de error son el Favipiravir, en estudios realizados en Japón, la Ribavirina o la Ivermectina al 0,6 % , cuyo mecanismo de acción sería bloquear los los canales ionóforos del virus. Los genomas de los viriones metaestables tienen que hacer mRNA, que tendrá que ser leído por los ribosomas del huésped para poder ser leídos por los ribosomas. CONCLUSIONES El diseño de fármacos anti COVID19 por técnicas de cribaje, acoplamiento molecular computarizado y modificación de los farmacóforos puede ser una buena herramienta terapéutica para encontrar nuevos antivirales. En la actualidad hay varios fármacos anti COVID19, especialmente inhibiendo la proteasa del virus ( 11) , pero de momento no hay tratamiento de la enfermedad. El único medicamento que ha demostrado disminuir la mortalidad de forma estadísticamente significativa es la Dexametasona, pero no es en si un fármaco antiviral, sino un modificador de la respuesta inflamatoria. Los compuestos Ivermectina al 0,6 % ( inhibidor de los canaes), la Amilorida ( proteína E), Remdesivir ( inhibidor de la RNA polimerasa) y MK 4482 son interesantes alternativas, pero ningno de ellos ha demostrado ser la panacea que todos esperamos para curar esta enfermedad. Virtual screenig o identificación y búsqueda de compuestos dentro de una colección o conjunto de similares (un a library previa) y características. Mediante hits computacionales vamos experimentando. Un ejemplo en estudios de Farmacognosia nos ponemos a identificar todos los alcaloides del cornezuelo del centeno (Claviceps purpúrea, que parasita al centeno (Secale cereale). Esto es el cribado virtual, usando supercomputación o modelo “in silico”. Incrementamos la probabilidad de encontrar moléculas activas. En cuanto al origen de la epidemia, no es el objetivo del trabajo sumergirse en esas complejidades, pero, cualquier científico que pretenda llevar a cabo una cruzada contra la hipótesis de la zoonosis basándose en que a día de hoy no se ha encontrado al paciente 0, ni conocemos al vector intermediario va por un mal camino. Ningún científico que vaya contra el dogma oficial nunca obtendrá ni fondos, ni subvenciones, ni podrá publicar nada. Y se le cerrarán todas las puertas. Y seguimos pensando que , esa teoría especulativa de la disidente china tiene un talón de Aquiles: dice que el coronavirus de murciélago R aTGa 13 que tiene un genoma idéntico al 96,1 % con el wild type que produce la COVID19 y se secuenció el 10 de Enero del 2020, no existe en la naturaleza y es un virus artificial creado por el Ejército Chino. Pero no da más detalles, no dice que fue aislado y anunciado en journals y paper en 2013 y ella se ha esperado 7 años antes de decir que es falso. No convence y parece más plausible la vía de que ésta pandemia es una zoonosis. Por una simple cuestión estadística. Hay 10 elevado a 30 virus en un mililitro de agua de mar cerca de una depuradora. Se calcula que la biomasa de todos los virus del planeta es de 10 elevado a la 48. En la fauna silvestre circulan en torno a 1,6 millones de virus distintos, y entre 631 000 y 827 000 de ellos podrían ser zoonóticos. Existen muchísimos virus que nunca han sido aislados, pero que por fuerza en próximos años podrán volver de nuevo con la misma o peor fuerza que tiene éste actual. Ahora imaginen que la próxima pandemia, en vez de tener una letalidad como la del SARs-CoV-2 baja, del 2-3 %, nos encontremos una mutación con una letalidad como el arenavirus de la fiebre Lhasa ó el de la fiebre hemorrágica Marburg. Quizás dentro de unos años sepamos más. Para la llamada “Gripe española” hubo que esperar 15 años para descubrir, analizando unas muestras de cadáveres conservados en pendregast, que en 1932 se encontró y aisló el verdadero agente de la pandemia de 1918-20- Esperemos que no tengan que pasar 15 años para saber el origen de ésta pandemia. Esperemos que las técnicas de docking nos permitan encontrar un antiviral específico contra el SARS-CoV-2, esa “bala mágica” que decía Ehrlich que tendrá que pasar, absolutamente, sobre el M RNA viral que es leído por los ribosomas 80 S de la especie humana.

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Diseño de Fármacos "in silicio". Inhibidores de la proteasa viral derivados de la alfa ceto amida.

La pandemia actual de COVID-19 cuyo agente etiológico es el SARS-CoV-2 es responsable de la emergencia sanitaria mundial.Vamos por los dos millones de muertos y mas de 86 millones de infectados y estas cifras estarán o obsoletas en pocas horas. Se calcula que están muriendo entre 16.000 y 25.000 personas al día, no olvidemos que muchos paises en desarrollo no tienen estadísticas o no las reportan a la OMS ( Organización Marxista de la Salud). Actualmente, no existe un remedio específico disponible contra el SARS-CoV-2. En consecuencia, es fundamental desarrollar un antiviral efectivo, barato, de adminisracion oral, de buena biodispoibilidad, de toxicidad selectiva y además barato. Innecesario decir que no existe a día de hoy, ningún antiviral útil contra el SARS-CoV 2. Una de las targets teraopéuticas caces para combatir el virus podría ser inhiir la La proteasa principal del coronavirus (CoV) (Mpro también llamada 3CLpro), que juega un papel indispensable en la replicación y transcripción viral, es un objetivo interesante para el diseño de fármacos. Esta revisión recopila los últimos avances en investigación biológica y estructural, junto con el desarrollo de inhibidores dirigidos a CoV Mpros. Se prevé que los inhibidores dirigidos a CoV Mpros podrían convertirse en fármacos antivirales de amplio espectro en caso de COVID-19 y otras enfermedades relacionadas con CoV. Los resultados de la estructura cristalina y del acoplamiento han demostrado que los inhibidores de Ebselen, N3, TDZD-8 y α-cetoamida la estructura química de la alfa cetoamida y su unión la tenemos en la figura 2.

(13b) pueden unirse al "pocket" ó hueco, o bolsillo de unión al sustrato de COVID-19 Mpro. El inhibidor 13b basado en α-cetoamida inhibe la replicación de SARS-CoV-2 en células pulmonares Calu3 humanas. La RT-PCR cuantitativa en tiempo real (qRT-PCR) mostró que el tratamiento con Ebselen, TDZD-8 y N3 redujo las cantidades de SARS-CoV-2, respectivamente, 20,3, 10,19 y 8,4 veces en comparación con el tratamiento en la ausencia de inhibidor. Además, la reutilización de medicamentos ya presentes para tratar COVID-19 sirve como una de las estrategias terapéuticas competentes y económicas. Varios fármacos antipalúdicos, anti-VIH y antiinflamatorios mencionados en la Tabla 2 resultaron eficaces para el tratamiento con COVID-19. Además, se encontró que la hidroxicloroquina (HCQ) es más potente que la cloroquina (CQ) para inhibir el SARS-CoV-2 in vitro. Además, el plasma convaleciente de pacientes que se han recuperado de infecciones virales puede emplearse como terapia sin la aparición de efectos adversos graves. Por lo tanto, podría ser útil examinar la seguridad y la eficacia de la transfusión de plasma convaleciente en pacientes infectados con SARS-CoV-2.

El artículo original está firmado por Neetu Tripathi , Neeraj Tripathi , Manoj Kumar Goshisht , y su doi es : 10.1007/s11030-020-10176-1, aquí lo tienen de dorma resumida, abstract en inglés, recién publicado en Enero del 2021. The COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 is responsible for the global health emergency. Here, we explore the diverse mechanisms of SARS-CoV-induced inflammation. We presume that SARS-CoV-2 likely contributes analogous inflammatory responses. Possible therapeutic mechanisms for reducing SARS-CoV-2-mediated inflammatory responses comprise FcR inactivation. Currently, there is no specific remedy available against the SARS-CoV-2. Consequently, recognizing efficacious antiviral leads to combat the virus is crucially desired. The coronavirus (CoV) main protease (Mpro also called 3CLpro), which plays an indispensable role in viral replication and transcription, is an interesting target for drug design. This review compiles the latest advances in biological and structural research, along with development of inhibitors targeting CoV Mpros. It is anticipated that inhibitors targeting CoV Mpros could be advanced into wide-spectrum antiviral drugs in case of COVID-19 and other CoV-related diseases. The crystal structural and docking results have shown that Ebselen, N3, TDZD-8 and α-ketoamide (13b) inhibitors can bind to the substrate-binding pocket of COVID-19 Mpro. α-ketoamide-based inhibitor 13b inhibits the replication of SARS-CoV-2 in human Calu3 lung cells. Quantitative real-time RT-PCR (qRT-PCR) showed that the treatment with Ebselen, TDZD-8 and N3 reduced the amounts of SARS-CoV-2, respectively, 20.3-, 10.19- and 8.4-fold compared to the treatment in the absence of inhibitor. Moreover, repurposing of already present drugs to treat COVID-19 serves as one of the competent and economic therapeutic strategies. Several anti-malarial, anti-HIV and anti-inflammatory drugs as mentioned in Table 2 were found effective for the COVID-19 treatment. Further, hydroxychloroquine (HCQ) was found more potent than chloroquine (CQ) in inhibiting SARS-CoV-2 in vitro. Furthermore, convalescent plasma from patients who have recuperated from viral infections can be employed as a therapy without the appearance of severe adverse events. Hence, it might be valuable to examine the safety and efficacy of convalescent plasma transfusion in SARS-CoV-2-infected patients. Keywords: COVID-19; Drug design; Drug repurposing; Inflammatory responses; SARS-CoV-2

"Segando la espiga".

 El enemigo ya está identificado, mide 120 nm y tiene 30.000 pares de bases, y tiene como característica especial esas espículas ( espigas)  que están formadas por 1274 aminoácidos.

 

 

La fotografia de arriba   es la union de la spike protein del SARS-CoV2 con  el receptor de la ACE humana/2 ( Angiotensin Converting Enzym 2).

Nos vamos a encontrar dichos receptores  en diversos órganos: pulmon ( por eso produce la COVID neumonias bilaterales), corazón ( por eso produce  miocarditis), riñon ( por eso produce fallos renales), , tubo digestivo (por eso produce o puede producir diarreas), y  receptores sofisticados en las venas y arterias (por eso puede producir  embolismos,  coagulopatías).

 La proteína  S, con sus 1274 aminoácidos  y esa  "cazoleta" de uniñon de unos 50x 60 Astrong , formando esa "sagrada avidad " centrada en el eje del trímero que tiene ~65 Å de profundidad. Samems que los aminoacidos  980-990  quedarían  "dentro"  de  la zona  de heptámeros repetidos 1 (HR1) en la parte superior de S2.

 

 Esto es más complicado porque la tñecnica que se utiliza para  detrminar estas estructuras con una resolucin de 3 Amstrong  no permiten ver bien esa región  HR1  por sus estructura helicoidal, pero  si que creemos  que donde se establece esa unión  con el receptor ACE/2  de la especie humana  podría ser el nudo gordiano  resolutivo para  diseñar un fármaco capaz de interferir en el proceso de fijacion o anclaje del virus a los receptores de las células epiteliales del pulmon. Podría ser la solución  si alguna de las vacunas basadas en m RNA para  generar anticuerpos contra esos 1274 aminoácidos que forman esa spike proteín. Podria...podria...podría...demasiados tiempos  condicionales.

  El enemigo ya está identificado, mide 120 nm y tiene 30.000 pares de bases, y tiene como característica especial esas esoículas que están formadas por 1274 aminoácidos.

 Sabenos que en realidad  esa S proteín o proteina espicular es la " marca" mas relevante del virus. Sabemos que es un trímero, que está en una posición "up" y dos posiciones "down".

Sabemos que tiene entre 25 y 40 de esos "quesitos"  o  espículas  en cada uno de sus viriones metaestables.

 

 

 Y sabemos que  están  en un ángulo de 40 grados ( ver figura de abajo).

 Aquí tenemos a la proteína  S en acción. Dentro video:

 

 

 Se utilizan los  modelos "in silicio"  para estudiar el diseño de nuevos fármacos.  Igualmente la VR nos permite visualizar los  mecanismos de accion de algunos de ellos. Por ejemplo el Remdesavir cuando inhibe la polimerasa del SARS-CoV-2.

 

 

El sarbecoronavirus SARS-CoV-2 requiere unirse a esos receptores ACe/2 sitos en las células epiteliales del pulmón.  LO ven expresado en las flechas amarillas. Sabemos que hay un RBD ( recepto de union al dominio) y más excatamente dentro de él el llamado RBM, mucho mas pequeño.

 

 

 

 

 En Nature está estudiado el estudio de los cambios conformacionales en la unión del trímero de proteínas S que forma la espícula a tres receptores ACE2. 

 

 

 

 

 

Se observa la aparición de una cavidad formada por los dominios S1 que expone al medio la parte superior de los dominios S2, el S1  tiene la función  de anclaje y la S2 , la fusion, pero ello  sucede  tras un "cleavage" o escisión.  Y sabemos  que intervienen dos estructuras proteicas, 6LXT y 6VSB que  las que pueden ver en éste  vídeo . UNa previa  y otra posterior al proiceso de  "cleavage". El fragmento S2 es el encargado d ela FUSION, mientras  que el  fragmento S1 es el encagado del ANCLAJE del virus.

 

 Sería  un proceso complicado que ocurre  en el 2 % de los complejos estudiados), la unión de una espícula a tres receptores ACE2 en la membrana celular.O , mejor expresado, a  que el virus pudiera tener una " mayor posibilidad" de unirse ya que puede unirse a tres receptores diferentes al ser trímerico. Volveremos luego a ello cuando veamos las afinidades de  las diferentes "espígas" de diferentes  especies ( en la figura de abajo, la de murciélago de herradura, la de pangolín y las del SARS-CoV-2).

 

 

 

 

 

y lo endiabladamente complicado  es  que 

este   virus tenga  una estructura  genomica que es prácticamente ( 96,1 %)  casi idéntica al  genoma del murciélago de herradura y luego "pegadas" una maldita proteina S que se parece enormemente a la del pangolin ( Manus javánica). ¿Insertada artificialmente o fruto de una mutacion? "Ahí lo dejo", como diría  el psicópata de Tetuán.

  En el proceso de "cleavage" aparece una proteína TMPRS2 que, al parecer  es inhibida por el Mesilato de Camustat.

 

 

 

 

 

 

 

Pero esta supuesta acción es sólo "in vitro" y no se ha confirmado su utilidad en modelos  experimentales.
 

 

  Rebobiando todo lo anterior, y volvemos a lo de siempre. A día de hoy no hay una  "bala mágica" para detener la infección del virus.  Y ahora llegamos al aspecto realmente   complicado de cómo se une  el virus al receptor. La unión más probable es la de la espícula a un solo receptor ACE2, los resultados apuntan a que la unión a dos receptores (solo algo menos probable) y la unión a tres receptores (muy poco probable) que según algunos ,facilitaría  la infección. Lo cual no está ni mucho menos probado, dirñiamos mas bien que favorece  el ANCLAJE del virus y realmente a dia de hoy no se conoce exactamente  la cantidad de carga necesaria para infectar. El grupo de Columbia University ( V. Rancaniello) habla de 250 unidades infecciosas, pero eso no deja de ser una mera hipótesis, sin ninguna confirmación clínica.

 

De Francis Villatoro tomamos la cita:


"La comparación entre el trímero abierto y el complejo con una ACE2 unida al trímero muestra que la unión rota el RBD de la S1 abierta alejando su centro de masas ~5.5 Å respecto al eje del trímero y al mismo tiempo aleja los tres NTD de las S2 del trímero ~1.5–3.0 Å; la unión a una o dos ACE2 adicionales no introduce cambios significativos en la conformación de la primera unión. Estos cambios de conformación estabilizan la unión de ACE2 en el complejo". / Fuente " La Ciencia de la Mula Francis".

 Analicemos el tema con detalle:  ese trímero se uniria en -por asi llamarlo- una especie de cazoleta o cavidad ,  en la cual hay  seis aminoácidos que son esenciales para determinar su  unión. Y que de esos 28 aminoácidos  ( ¿o deberiamos decir  epìtopes antigénicos?)  hay una cierta similitud con  el SARS  de 2003, el primo lejano de éste actual CoV 2  que causa la COVID 19;   que  mataba al 30 por ciento de sus infectados, pero que  debido a ¿una mutación?, ¿ a que daba síntomas desde el primer dia y eso permitiño conocer los casos con mucha raidez,antes de que se  contagiasa mas gente?, nuncxa lo sabremos, pero el caso es que la epidemia del año 2003, cuyos reservorios parace ser que eran civetas del desierto y camellos ( dicho sea con todas las prevenciones),  el  caso es que  se paró la epidemia con "sólamente" 700  muertos y desapareció  tan misteriosamente como había  venido. A lo mejor   ha vuelto " mejorada" por  el uso de la tecnología  CRISPR-Cas9 que permite editar " a la carta" determinadas secuencias genomicas  ( quizás esto último  es sólo una estúpida hipótesis).

 

Los resultados apuntan a que la probabilidad de fusión entre membranas está favorecida por el número de receptores ACE2 unidos a la proteína espicular. Así la infección sería más probable en células que expresen un gran número de receptores ACE2 ( mas en hombres que en mujeres,  ausencia en niños d emenos de  8 años, donde no  hayreceptores ACE/2. Deberemos ser cautos porque éste  supuesto aumento de infecciosidad no está demostrado que  realmente se manifieste de forma clínica. Como dicen David baltimore y Vincet Racaniello, " el  desarrollo de la  infeccion no implica necesariamente  la manifestacion de la enfermedad".

 

 

 

 

Cooperacion internacional para diseño de moléculas inhibidoras de la proteasa del SARS-CoV2.

 La proteasa del SARS-CoV-2  es una de las diferentes dianas ( targets)  para el diseño de nuevas moléculas que puedan servir para  encontrar un antiviral que nos permita  una solución farmacológica ( el concepto de "bala mágica") de Ehrlich, para  detener esta pandemia que, a dia de hoy ha matado a 1.121.000 personas  e infectado a mas de 40 millones de personas. Y decimos ésto sabiendo que las estadísticas quedarán  completamente fuera de contexto en pocos dias. 

 

Para ello se han iniciado  unos muy interesantes priyectos de  Crowndfunding que consiste en el  screening de nuevas sustancias inhibidoras, como el proyecto  Covid Moonshot,  que es un ambicioso proyecto en open acces y sin requisitos de registro de propiedad intelectual. En otras palabras, es una deliberada cooperacion internacional en la que cada investigador  remite  moléculas diseñadas por cada respectivo laboratorio para  combatir esta pandemia,  luego se procesan dichos  fármacos en un suerordenador Folder@ , ( enlace  para  ver las moléculas candidatas).

 

 

Una de las  sundivisiones de éste proyecto Moonshot es el  DiamondMX/XChem, hay estructuras tipo "beamline" o de exacta interacción de  de como las  determinadas moléculas se unen  a los sitios activos para  poder bloquear  el ciclo reproductivo del virus.

Las estructuras enviadas por cada grupo de investigadores a Moonshot  pueden ser visualizadas o descargadas  a traves de éste brownser:  XChem Fragalysis browser.

Se usa  el supercomputador Folding@home para calcular  el  alchemical free energy calculations  que ayudaría a los químicos farmacéuticos a elegir adecuadamente la moleculaque mas se adecue e los parámetros químico farmacéuticos.

Otra herramienta es la  Open Force Field Initiative y los conceptos de  Gavin Crooks en su Tesis Doctoral ( n0 es como la del psicópata del barrio de   tetuán)   PhD thesis , del año 1999 que se concretan en el prigrama  state-of-the-art techniques for structure-based drug design.

 

 

 

Sobre estas  moléculas se ha estudiado el grado de inhibición de la  M Pro y luego  se remiten estos fármacos y profármacos  para las pruebas clíni as que se estimen oportunas. Lo novedoso del proyecto  es que los  fármacos enviados y los datos experimentales pueden ser  consultados por cualquier investigador   para inspirar nuevas ideas de diseño.

 

 Enlace de las moléculas remitidas al proyecto

Receptores Cannabinoides y Diseño de Nuevos Fármacos.

Existen dos tipos de receptores  para los cannabinoides, los CB1 y los CB2.

Los CB1 están en la corteza cerebral. Y son los responsable de sus acciones psicodislépticas.

Los receptores CB2 están en el tracto esplénico y son los responsables de las acciones inmunológicas y antiinflamatorias de éstos compuestos.

En los últimos años   abundan los artículos que hablan de las bondades terapéuticas de los cannabinoides para determinadas enfermedades; por ejemplo para el dolor  de cáncer en pacientes terminales, glaucoma, epilepsia, nausea, etc...

 El diseño de nuevas moléculas de cannabinoides nos permitiría tener compuestos  que  no sean agonistas sobre los receptores Cb1 ( con lo que no tendrían las temidas acciones sobre la corteza cerebral) y que fueran agonistas sobre los CB2 ( diseño de nuevos medicamentos anti inflamatorios o sobre el sistema inmune).

 Hay una relación estructural importante, demostrada por unos investigadores   ( del grupo de Jonh W.- Huffchinson, de la  Universidad de  Carolina del Sur) que nos permiten saber si determinados  compuestos son agonistas CB1 o Cb2. Y éste nudo gordiano  es la presencia  de una cadena lateral  aminoalquilindol . Son los llamados   Aaminoalquilindol análogos  (AAI) en  terminología anglosajona. Al parecer éstos compuestos  interaccionan  específica  con el receptor CB1.

Esto se demostró experimentalmente  median te  mera " fuerza bruta". usaron un compuesto, el  WIN55,212-2  al que se le fueron  reemplazando  por diferentes   cadenas metilo, propilo, etc... hasta el grupo heptilo en el carbono 2 de la molécula. Se comprobó que cuando la cadena era de entre 3 y 6 carbonos, pues aumentaba la afinidad del compuesto  por el receptor CB1.O lo que es lo mismo, aumentaban sus efectos psicotrópicos. Esto se realizó mediante radioligandos marcados.

 Esta relación de afinidad es altamente   especifica, ya que la sustitución por un grupo de siete carbonos producía  la perdida total de afinidad por el receptor CB1.

 El efecto agonista sobre el este receptor CB1 sería  el que causase los efectos  perjudiciales sobre el sistema nervioso central. Este efecto hay sido  estudiado en modelos experimentales en los cuales se han usado

 
a)  Utilizando derivados  halogenoides de los  JWH ( por ejemplo el JWH-018), que tiene descrito producir psicosis.  https://doi.org/10.1016/j.drugalcdep.2011.01.012

b) Utilizando un antagonista competitivo demostrado,  como es la sustancia    AM 251.

El grupo de la Universidad de Clemson  ( donde  trabajó JW Huttchinson)  propugna el concepto de "Modelo  Farmacopoforos", o lo que es lo mismo, el uso del diseño de nuevos fármacos mediante el ordenador, tal como postulan los químicos-farmacéuticos,M. Afshar, ... J. Sallantin, en " Computer-Assisted Drug Design", en  Comprehensive Medicinal Chemistry II, 2007.

Fuente.

 https://doi.org/10.1016/S0376-8716(99)00152-0Get rights and content

Apoptosis por Cannabinoides Sintéticos. ( JWH-015).

¿Podemos cambiar el  tiempo de vida de una célula¿




Perdón por la brusquedad de la introducción.


De la apoptosis se han escrito libros de 1000 páginas y pretender resumirlo en tres frases es tarea inalcanzable para profanos como nosotros.






 La apoptosis regula el ciclo de vida de una célula. Es la muerte celular programada. Y  tiene una importancia fundamental en la aparición ( o no) de un cáncer, por ejemplo.




 Etimológicamente proviene del griego ( ptosis: caída,  apo, de donde, a partir de que Apo pú iste  ( de donde vienes.)






El compuesto JHW-015  ,  un cannabinoide sintético de la serie  así  denominada por el acrónimo de un profesos de Carolina del Sur llamado Jonh William Hufftcninson , según un estudio de  https://doi.org/10.1016/j.clim.2006.11.002 produce alteraciones  en  el complejísimo mundo de la apoptosis celular.

Fig. 1. Estructura del JWH 015.

RESUMEN

Los  cannabinoides sintéticos que actúan  agonísticamente sobre los receptores CB2 ( bazo)  podrían ser útiles antiinflamatorios/ inmunosupresores y si éste agonismo es  fuertemente selectivo, podrían estar desprovistos de los efectos indeseable de interaccionar sobre los receptores CB1 del cerebro.

JWH 250 y JWH 73 como posibles farmacos.

Resumen

 Tanto el JWH-250 and JWH-073  son cannabinoides sintéticos que actúan sobre los receptores CB1 y CB2 de forma agonística. 

Son sustancias de abuso que se encuentran en el mercado  a través de Internet, fundamentalmente, en forma de  preparaciones de  "hierbas medicinales" a las cuales se les agregan para "colocar" a los usuarios debido a su acción  dopaminergica. Es decir, ambas sustancias generan  liberación de Dopamina en el  nucleus accumbens.

 Este nucleo accumbens  forma parte del sistema  de "recompensa" o sistema límbico, y  este mecanismo  de acción es común para  expresar el c fos, y justificaría  los efectos sobre  el SNC ( explicarían la adicción a fármacos).

Ademas estos dos compuestos producen las siguientes acciones:

 1) Una marcada hipotermia ( descenso de la temperatura).

2) Aumentan el  umbral del dolor.

3) Inducen la  llamada " flexibilidad cerea" o catalepsia.

4) Causan mioclonias e  hiperreflexia ( signos de primera neurona).

5) Muy importante:  y promueven la agresividad en los ratones de laboratorio.

Estas acciones  son bloqueadas por  un antagonista selectivo llamado  AM251,  lo que confirma la hipótesis de que actúan por efecto  agonista directo sobre receptores Cb1 y CB2.

Tanto el  JWH-250 como el  JWH-073  producen en los ratones  una acción sinergica, lo cual podría explicar las intoxicaciones que se producen con mas  facilidad si se administran juntos estos dos cannabinoides sintéticos.

 Fuente: https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2016.01.007

Pirovalerona detectada en España

La Pirovalerona es una droga de síntesis. En éste artículo, publicado en alemán, detectamos su presencia y lo comunicamos a las autoridades sanitarias.
Lo de menos es el nombre de la droga. Hay muchas. Lo importante es que  se escribió en  alemán, gracias a la  ayuda de mi mejor amiga. Mi mujer.