Virología: Agentes antivirales y citoprotectores

Líneas de investigación

Estudio de la actividad dual, antiviral y antiinflamatoria, de análogos esteroidales sintéticos

 

Los virus pueden producir daño a través de una lesión directa sobre el tejido y la consecuente muerte celular, la inducción de apoptosis o  malignización celular, y también mediante el desencadenamiento de una respuesta inflamatoria del hospedador frente a la infección viral. 

En este último grupo se encuentran los virus Herpes simplex virus (HSV), Zika (ZKV), Adenovirus (ADV) y el virus Respiratorio Sincicial (HRSV), todos ellos virus humanos de importancia sanitaria. Con excepción del HSV, en ningún caso existen vacunas ni antivirales específicos para prevenir y tratar, respectivamente, las inmunopatologías causadas por los virus mencionados.

Encontrar moléculas con propiedades antiviral y antiinflamatoria concentradas en una misma estructura química es una estrategia farmacológica sumamente atractiva en el tratamiento de las inmunopatologías de origen viral. Motivados por esta idea, y a través de un trabajo de investigación interdisciplinario, obtuvimos una familia de análogos esteroidales sintéticos polifuncionalizados con actividades antiviral, inmunomoduladora y antiangiogénica. Virest, prototipo de esta familia de compuestos, mostró actividad antiviral frente al HSV, ZKV, ADV y HRSV, todos ellos con estrategias replicativas muy diferentes. Se trata, entonces, de un compuesto antiviral de amplio espectro que, además, modula la producción de citoquinas anti y proinflamatorias y vías de señalización intracelular como NF-kB, Akt y ERK. 

Dada la estructura esteroidal de Virest, su solubilidad es baja en medios acuosos. Para aumentar su solubilidad y biodisponibilidad, establecimos una colaboración para encapsularlo en estructuras nanoparticuladas empleando el polímero bacteriano polihidroxibutirato (PHB), que permitan solubilizar, proteger y liberar controladamente al compuesto y aumentar su biodisponibilidad. La nanoencapsulación de Virest en NanoPHB es una estrategia que apunta a mejorar su actividad terapéutica.

 

Micropropagación de plantines de Melia azedarach L. para la producción de compuestos bioactivos

 

Los productos naturales constituyen una fuente inagotable para el hallazgo de compuestos farmacológicamente activos, ya que presentan una amplia variedad de estructuras químicas que en muchos casos son imposibles de obtener por síntesis. En nuestro laboratorio hemos trabajado con un extracto parcialmente purificado de raíces y de hojas de Melia azedarach L., meliacina, que presenta un amplio espectro de actividad antiviral. Con el objetivo de mejorar la actividad biológica de los extractos, y a través de un trabajo de investigación interdisciplinario, utilizamos la micropropagación como técnica de cultivo, que permite la multiplicación masiva de tejidos in vitro a partir de diferentes porciones o explantes extraídos de tejidos u órganos de la planta. Reproducir plantines en microescala permite optimizar las condiciones ambientales y excluir los microorganismos y las plagas de las plantas superiores. Por otro lado, otro enfoque que utilizaremos en la producción de metabolitos secundarios es la transformación de plantas con Agrobacterium rhizogenes ya que las raíces transformadas producen el mismo patrón fitoquímico que el correspondiente órgano salvaje. Además, mediante el uso de inductores y elicitores específicos intentaremos aumentar el rendimiento de los metabolitos secundarios bioactivos.

De esta manera, se logrará una producción controlada y homogénea de metabolitos a partir de hojas y raíces de plantines de M. azedarach L., a partir de los cuales, y en la perspectiva de obtener un fitomedicamento, se prepararán extractos de hojas y raíces para su ensayo como antivirales frente a virus de importancia humana.

 

Modulación de la respuesta inmune como terapia antiviral frente a virus respiratorios

 

Durante la etapa más temprana de la mayoría de las infecciones virales, la inmunidad antiviral se induce a través de diversos receptores, entre los que se destacan los Toll like Receptors (TLRs). Dichos receptores estimulan la respuesta inmune innata, desencadenando la secreción de citoquinas, la maduración de células dendríticas y la presentación de antígenos, lo que a su vez modula la respuesta inmune adaptativa. Debido a esta capacidad de inducir respuestas innatas y adaptativas, los agonistas de TLRs se han explorado como agentes terapéuticos antivirales frente a numerosos virus. 

Actualmente, los ligandos de TLRs están siendo utilizados en la clínica y estudiados en ensayos clínicos y preclínicos para el tratamiento de diversas inmunopatologías virales. En este sentido, agonistas de TLR3, TLR4, TLR7, TLR8 y TLR9 han sido exitosamente utilizados en modelos de infección del virus del dengue y del virus de la Hepatitis B (HBV) en primates no humano, y también en modelos murinos de infección de Influenza,  del virus Herpes Simplex (HSV) y del virus sincicial respiratorio (RSV).

Los virus respiratorios afectan de manera severa a niños, ancianos e individuos inmunocomprometidos. En nuestro país, las infecciones respiratorias agudas constituyen una de las principales causas de mortalidad infantil, siendo además la principal causa de consulta e internación en todos los grupos etarios. El RSV es el principal agente causal de infección respiratoria aguda baja (IRAB) en pediatría, siendo la bronquilitis y la neumonía las formas clínicas más severas de presentación en niños pequeños. La IRAB por RSV es, en nuestro país y a nivel mundial, un importante problema de salud pública. En la actualidad, no existe una vacuna anti-RSV o tratamiento efectivo. Frente a este panorama, existe una necesidad urgente de disponer de drogas no tóxicas con potencia terapéutica y profiláctica contra las infecciones provocadas por el RSV. 

Por lo tanto, nos hemos propuesto investigar los ligandos de TLRs como potenciales antivirales e inmunomoduladores en la patología inducida por RSV, tanto in vitro como en el modelo de infección pulmonar en ratones.

Por otro lado, productos naturales y sus derivados, que han sido históricamente una fuente invalorable de agentes terapéuticos, se han reportado como moduladores de la respuesta inmune. En este sentido, la escina, extraído de semillas maduras y desecadas de Aesculus hippocastanum L. (Castaño de Indias), y un extracto del Castaño de Indias (CI), son ambas drogas actualmente utilizadas en la clínica en el tratamiento de la insuficiencia venosa crónica. Su mecanismo de acción está asociado a actividades antiedematosas, antioxidantes y antiinflamatorias. Asimismo, y a través de investigaciones realizadas en nuestro laboratorio, hemos reportado actividad antiviral de la escina y el CI frente a diversos virus envueltos. Por otra parte, la cianidina, un flavonoide que está presente en muchas frutas, presenta efectos inmunomoduladores al inhibir la interacción entre la citoquina inflamatoria IL-17A y su receptor. Considerando que las infecciones con RSV se caracterizan por una respuesta inflamatoria extensiva a través de una activación sostenida, robusta y muy rápida de la red de genes inflamatorios e inmunorregulatorios, y dado los antecedentes de la escina, el CI y la cianidina, nos hemos propuesto explorar sus actividades antiviral e inmunomoduladora en el modelo de infección con RSV, in vitro e in vivo.

 

Efecto de terpenos naturales y sintéticos sobre la replicación de virus de importancia humana

 

Existe una enorme cantidad de productos derivados de plantas con actividad biológica, entre ellos, los terpenos, que son metabolitos secundarios que cumplen diversas funciones. Los terpenos, han adquirido gran relevancia en la industria farmacéutica, a causa de la multiplicidad de actividades que poseen. En nuestro laboratorio evaluamos la actividad antiviral de distintos terpenos, tanto naturales como sintéticos, frente a virus de importancia humana.

Terpenos naturales. Trabajamos con diterpenos naturales aislados de distintas especies herbóreas. Las jatrofolonas A y B aisladas de especies de Jatropha (Euphorbiaceae) con probada actividad gastroprotectora y otros dos diterpenos aislados de Rosmarinus officinalis L. y Salvia officinalis L., el ácido carnósico y el carnosol, presentan actividad antiviral y antiinflamatoria. En base a estos antecedentes, buscamos identificar jatrofolonas naturales, así como también semisintéticas que inhiban la multiplicación de distintos virus de importancia humana. Para ello se evalúa la acción citotóxica y antiviral con la intención de introducir cambios químicos en la molécula que reflejen una mejora en la actividad.

Terpenos híbridos. La hibridación molecular es una estrategia para la formulación de nuevas drogas que consiste en la fusión de dos compuestos bioactivos para generar uno nuevo. El objetivo es evaluar la citotoxicidad y la actividad antiviral de una extensa familia de terpenos híbridos obtenidos mediante la técnica de “click chemistry”, que permite sintetizar moléculas nuevas fusionando distintos sequisterpenos, diterpenos o triterpenos con el ácido imbricatolico. El análisis de las actividades nos permitirá seleccionar las mejores moléculas o realizar nuevas fusiones para introducir cambios que aumenten la actividad antiviral.

Terpenos sintéticos. Muchas son las plantas que tienen propiedades medicinales. Particularmente nos interesa evaluar la citotoxicidad y la actividad antiviral de los terpenos que se encuentran de forma más abundante en la planta Cannabis sativa. Teniendo en cuenta la inmensa cantidad de propiedades que se le han encontrado a esta planta, consideramos importante evaluar la acción antiviral de sus terpenos.

El estudio de los distintos terpenos nos permitirá encontrar las mejores moléculas para profundizar en el mecanismo de acción utilizado en la inhibición de la multiplicación viral.

 

Caracterización preclínica de la actividad antiviral, citoprotectora y antiproliferativa de nuevos quimiotipos obtenidos mediante síntesis química

 

Los nuevos retos y desafíos en el campo de la farmacología molecular están orientados por un lado a la búsqueda y el desarrollo de nuevos fármacos que mejoren las terapias actuales, y por el otro, a encontrar drogas para el tratamiento de patologías aún sin resolver. En este sentido, el objetivo general del laboratorio es desarrollar drogas antivirales novedosas tanto en su estructura química como en su mecanismo de acción.

Actualmente, decidimos ampliar nuestra línea de investigación y colaboraciones al campo de la muerte celular regulada, ya que juega un papel importante tanto en el desarrollo de la homeostasis tisular, la inflamación y la inmunidad, como en múltiples enfermedades. En particular, desajustes en la apoptosis, tanto por incremento como por defecto conducen a un amplio espectro de patologías humanas, como el cáncer, y desórdenes neurológicos. Por otra parte, algunos virus han desarrollado estrategias para inducir la apoptosis que aseguran su diseminación en el hospedador. Por lo tanto, resulta lógico dirigir los esfuerzos y las investigaciones científicas al desarrollo de fármacos citoprotectores o antiproliferativos capaces de interferir con la apoptosis, como objetivo terapéutico para el tratamiento de los múltiples trastornos mencionados. Por eso, el objetivo de esta línea es determinar las bioactividades presentes en compuestos obtenidos por síntesis química para la identificación de nuevos quimiotipos relevantes en el desarrollo de fármacos de interés para el tratamiento de diversas patologías humanas como el cáncer y las infecciones virales, sin dejar de lado la continuidad de las investigaciones en el campo de la actividad antiviral de los compuestos ya identificados, frente a virus que afectan principalmente a nuestra región como dengue y Zika.