La bioinformática se une a la lucha contra la COVID-19
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María Font no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado. Miembro de la Sociedad Española de Química Terapéutica y de la Asociación Española de Bioética (AEBI)
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A día de hoy se han contabilizado aproximadamente 392 000 muertes en todo mundo por SARS-CoV-2. Empezó en China, y la mayoría de los epidemiólogos no hubiesen predicho el potencial y el alcance que ha tenido. No obstante, después de la gran sorpresa inicial, podríamos decir que hemos avanzado considerablemente en el conocimiento de nuestro enemigo.
En poco tiempo se consiguió secuenciar el genoma del virus, saber cómo éste ataca a nuestro sistema inmunitario y, a partir de aquí, pensar en posibles vías de inhibición de su actuación.
Hemos visto que, dependiendo de la fase en que se encuentre un paciente, será más adecuado un tratamiento u otro. También hemos desarrollado diferentes métodos de detección del virus.
A los 100 días de pandemia ya teníamos 8 “vacunas candidato” en evaluación clínica y 102 en evaluación preclínica. Y muy probablemente el tiempo de creación de una nueva vacuna sea un récord, considerando los tiempos habituales.
Para ampliar: ver lista de reproducción en youtube del seguimiento de la pandemia realizado por FLS Science.
Delante de todos estos magníficos avances uno se puede preguntar cómo ha sido posible. Pues bien, nos hemos servido de varias herramientas y la bioinformática, la aplicación intensiva de aproximaciones informáticas y de cálculos matemáticos y estadísticos al estudio y resolución de los problemas biológicos y médicos, es una de ellas.
Esta rama de la ciencia está siendo imprescindible para nuestra lucha contra el SARS-CoV-2, empezando por la secuenciación del genoma del virus. Mediante técnicas de secuenciación masiva (NGS, Next-Generation Secuencing) se obtienen de forma simultánea millones de genomas del virus. Estas secuenciaciones se traducen en millones de datos que son almacenados.
Ahí es dónde entra en juego la bioinformática. Se utilizan diferentes programas para analizar y comparar estas secuencias, aportando datos que permiten conocer las características del virus, el seguimiento de su evolución y propagación, su ciclo y maquinaria vital, la realización de estudios filogenéticos que ayudan a entender las similitudes y diferencias con otros virus, así como entender los mecanismos de entrada del virus en la célula e identificar opciones potenciales de intervención. Tal es la importancia de estos estudios que ya son 40 000 secuencias genómicas compartidas por científicos de todo el mundo en GISAID abiertas al público.
Probar fármacos desde el ordenador
Las aportaciones de la Bioinformática son complementadas con éxito con las realizadas por las técnicas de modelado molecular, dentro de la Química Computacional, como se está demostrando en las primeras fases de investigación de posibles fármacos contra el SARS-CoV-2. En efecto, las técnicas disponibles permiten crear modelos en tres dimensiones de las posibles dianas terapéuticas que se van descubriendo al conocer cada vez mejor al virus y su ciclo vital.
Mediante diferentes programas se puede simular en el ordenador el acoplamiento entre la molécula de la diana y la del fármaco o compuesto que se quiere evaluar como posible fármaco. Esta técnica, conocida con el nombre de Docking, nos permite predecir si el fármaco se va a unir o no de forma efectiva a su diana, su eficacia “in silico”, de forma que se descartan los que previsiblemente no se van a unir y se priorizan los que sí. Mediante el análisis de los resultados también se puede deducir qué modificaciones se deben hacer sobre las estructuras de compuestos ya existentes y comercializados, para poder aumentar su afinidad por las dianas elegidas. Posteriormente, el reto es trasladar estos cambios a la realidad, no obstante, conseguimos ahorrar la prueba de muchos compuestos que darían resultados negativos.
Sin duda estas simulaciones contribuyen a una búsqueda de fármacos mucho más precisa y menos basada en el azar a un coste tanto económico como de tiempo significativamente menores. Existen varios bancos de datos, de acceso libre, que contienen estructuras y datos sobre millones de compuestos químicos como PubChem, así como de biomoléculas como Protein Data Bank, demostrando una vez más lo importante que es la colaboración entre los individuos de la comunidad científica.
Otra utilidad de la bioinformática en nuestra lucha contra el SARS-CoV-2 es su aportación al diseño de test de diagnóstico. De entre ellos destacan tres (serológicos, PCR y antigénico) que son los más populares; otros más novedosos están siendo desarrollados en trabajos multidisciplinares como el proyecto europeo CoNVat. Estos desarrollos son una muestra de la imprescindible combinación entre el conocimiento científico y la tecnología.
Se dice que las crisis son, a su vez, fuente de nuevas oportunidades. Pues bien, esperemos que la crisis actual nos sirva para reafirmar que las ciencias de la salud y experimentales deben seguir complementándose con el conocimiento de la computación y estadística con el fin resolver problemas biológicos actuales y del futuro.
https://theconversation.com/la-bioinformatica-se-une-a-la-lucha-contra-la-covid-19-139785
¿Cómo puede la Bioinformática ayudar contra la COVID-19?
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Hafid Laayouni, jefe de estudios del Grado en Bioinformática, explica cómo las herramientas bioinformáticas serán claves para encontrar los fármacos que nos permitirán vencer al coronavirus que nos ha confinado en nuestras casas las últimas semanas.
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La Bioinformática es el uso intensivo de la computación, las matemáticas y la estadística en el estudio y resolución de los problemas biológicos y médicos. La computación intensiva, combinada con el Big Data y la Inteligencia Artificial puede acelerar la búsqueda de soluciones a la actual pandemia.
Bioinformáticos de todo el mundo están proporcionado información crítica para ayudar a desarrollar medicamentos, herramientas de diagnóstico y, finalmente, una vacuna para vencer la COVID-19.
El primer avance bioinformático en esta batalla fue el detalle de la secuencia biológica del nuevo coronavirus. El genoma de la COVID-19 y la estructura de su enzima proteasa han sido secuenciadas y aclaradas por un consorcio de institutos de investigación chinos. Esta información es crucial para el esfuerzo de desarrollo de fármacos. La comparación de la secuencia completa de la COVID-19 con los genomas de sus parientes cercanos es esencial para entender su capacidad patogénica, su letalidad y realizar predicciones sobre el curso inmediato del brote.
Usando la información preliminar del genoma del virus, los científicos han desarrollado herramientas de diagnóstico con reacción en cadena de la polimerasa de transcripción inversa (RT-PCR). Para la síntesis en el laboratorio, las secuencias de DNA (llamadas primers o cebadores) que son imprescindibles para el diagnóstico, los investigadores han usado las herramientas rutinarias en bioinformática basadas en el método de alineación de secuencias. Esto demuestra que la bioinformática ha desempeñado un papel en los primeros esfuerzos para desarrollar el protocolo de laboratorio para diagnosticar la COVID-19.
La búsqueda de la ansiada vacuna se está beneficiando, sin duda, de las bases de datos públicas tanto de productos químicos, como de componentes activos disponibles. Los científicos pueden aprovechar los métodos computacionales basados en la inteligencia artificial para alterar rápidamente los candidatos a medicamentos. Esto se puede hacer modificando la estructura química de los medicamentos de coronavirus existentes con herramientas de química computacional. Las supercomputadoras modernas pueden simular la complejidad de la reacción bioquímica en la célula y acelerar el análisis de datos epidemiológicos, una ventaja que nunca estuvo al alcance de la comunidad científica hasta el momento.
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