Investigadores reutilizan medicamentos para combatir el COVID en ancianos

 Covid-19 research

Los investigadores han descubierto una forma de identificar los fármacos existentes que pueden reutilizarse potencialmente para combatir el COVID-19 en los ancianos.

Los fármacos se identifican en un artículo publicado el lunes en la revista Nature Communications por investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Universidad de Harvard y ETH Zurich en Suiza.

Los investigadores dijeron que tienen planes de compartir sus hallazgos con compañías farmacéuticas, pero agregaron que antes de que cualquier medicamento pueda reutilizarse para su uso en ancianos COVID-19 pacientes, se requerirán pruebas clínicas.

Caroline Uhler, bióloga computacional del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación del MIT, explicó que la investigación de su equipo sobre la reutilización de medicamentos existentes comenzó tan pronto como el coronavirus comenzó a propagarse a principios del año pasado. [19659003] "Fabricar nuevos medicamentos lleva una eternidad", dijo en un comunicado. "Realmente, la única opción conveniente es reutilizar los medicamentos existentes".

Valor de la reutilización

Al final resultó que, las vacunas comenzaron a aparecer más rápido de lo que el equipo de Uhler identificó los medicamentos para una posible reutilización, pero eso no disminuye el valor de su trabajo.

Uhler explicó a TechNewsWorld que si bien los datos de múltiples vacunas COVID-19 es muy alentador porque ha demostrado que las vacunas protegen contra los resultados graves de la enfermedad, como la hospitalización y la muerte, todavía no está claro qué tan bien las vacunas reducirán los resultados menos graves, así como los síntomas a largo plazo. [19659003] "Además, las vacunas siguen siendo escasas y caras y, por lo tanto, lamentablemente tomará un tiempo hasta que las vacunas estén disponibles en todas partes del mundo", dijo. "Por estas razones, el descubrimiento de fármacos contra COVID-19 sigue siendo importante a pesar de la velocidad a la que se han desarrollado las vacunas".

Cuando estalló la pandemia, los investigadores tenían buenas razones para creer que el desarrollo de la vacuna podría llevar "una eternidad". "Normalmente, los ensayos de vacunas toman un mínimo de cuatro años, por lo que este fue un evento inusualmente rápido", dijo el Dr. William Greenough, profesor de medicina en la Universidad John Hopkins en Baltimore.

"En el pasado, la reutilización de medicamentos podía ser se hace más rápido que desarrollar una vacuna, pero eso no es cierto en este momento ", dijo a TechNewsWorld.

Reutilizar medicamentos tiene ventajas sobre crearlos desde cero. "Una de las ventajas más significativas es que ya están aprobados para su uso en humanos", señaló el Dr. John Quakenbush, profesor de biología computacional y bioinformática y presidente del departamento de bioestadística de Harvard T.H. Chan School of Public Health.

"Han pasado las pruebas básicas de seguridad y, aunque no se ha probado su eficacia contra un objetivo en particular, sabemos que a las dosis que se recetan actualmente, no tendrán una cantidad significativa efectos adversos, o si hay efectos adversos, sabemos cuáles son ", dijo a TechNewsWorld.

Además, aunque las vacunas pueden proteger a las personas de la infección con COVID-19, también conocido como SARS-CoV-2 , todavía hay millones de personas que han contraído la enfermedad que necesitan tratamiento y podrían beneficiarse de los medicamentos reutilizados.

"Hay muchísimas personas que tienen COVID por las que nos gustaría hacer algo", explicó Elmer Bernstam. , decano asociado de investigación en la Escuela de Informática Biomédica de UTHealth en Houston.

"En este momento, los tratamientos que tenemos son bastante limitados", dijo a TechNewsWorld. "Si ya tenemos medicamentos disponibles, ese es un camino mucho más corto hacia algo útil que crear un nuevo medicamento o obtener un nuevo compuesto a través del proceso".

El envejecimiento conduce a la rigidez pulmonar

Para identificar posibles candidatos a reutilización, los investigadores recurrieron al aprendizaje automático para identificar cambios en la expresión génica en las células pulmonares causados ​​tanto por la enfermedad como por el envejecimiento.

Con el sistema de aprendizaje automático, un La proteína específica, RIPK1 fue identificada como un objetivo prometedor para un fármaco reutilizado por el equipo de investigación, que consta de MIT Ph.D. estudiantes Anastasiya Belyaeva, Adityanarayanan Radhakrishnan, Chandler Squires y Karren Dai Yang, así como Ph.D. el estudiante Louis Cammarata de la Universidad de Harvard y G.V. Shivashankar, profesor de mecanogenómica en el departamento de ciencia y tecnología de la salud de ETH Zurich en Suiza.

El equipo también identificó tres medicamentos en el mercado que actúan sobre la expresión de RIPK1.

Al comenzar su investigación, El equipo se centró en pacientes de edad avanzada con coronavirus, ya que estaban en mayor peligro por el virus que otros grupos de edad. Una de las ideas predominantes sobre por qué el virus tuvo un impacto tan devastador en los pacientes mayores fue que su sistema inmunológico no era tan robusto como el de los más jóvenes.

Pero Uhler y Shivashankar señalaron otro diferenciador. A medida que las personas envejecen, sus pulmones se vuelven más rígidos.

"Un trabajo anterior del laboratorio de Shivashankar mostró que si se estimulan las células en un sustrato más rígido con una citocina, similar a lo que hace el virus, en realidad activan diferentes genes", explicó Uhler. . "Entonces, eso motivó esta hipótesis. Necesitamos mirar el envejecimiento junto con el SARS-CoV-2 – ¿Cuáles son los genes en la intersección de estas dos vías?"

"En lugar de mirar los 25,000 genes en el ser humano genoma, han sido muy inteligentes al reducir su espacio de búsqueda ", dijo Quakenbush.

Herramientas de Big Data

Incluso con el espacio de búsqueda reducido, los investigadores todavía necesitaban herramientas de Big Data para resolver su problema. A través de un codificador automático, un tipo de red neuronal artificial, se creó una gran lista de candidatos a fármacos. Para hacer eso, el codificador usó dos conjuntos de datos: uno mostró cómo la expresión en varios tipos de células respondió a una variedad de medicamentos que ya estaban en el mercado, y el otro mostró cómo la expresión respondió a la infección con SARS-CoV-2. Al comparar los dos conjuntos de datos, se pudieron identificar los fármacos que eran candidatos prometedores para los ensayos clínicos.

Uhler explicó que, en su forma estándar, un autocodificador consta de dos redes neuronales, una que mapea los datos en una dimensión inferior espacio, y uno que lo mapea de nuevo en el espacio original. Las redes neuronales se entrenan para minimizar el error de reconstrucción y, por lo tanto, la representación de dimensiones inferiores se optimiza para retener todas las características importantes de los datos.

"La novedad en nuestro enfoque es utilizar un espacio latente que es superior. dimensional que el espacio original ", dijo a TechNewsWorld. "De hecho, demostramos que el uso de un espacio latente de dimensiones tan elevadas conduce a una mejor generalización del efecto de un fármaco en diferentes tipos de células".

Añadió que la comprensión teórica sobre la clase de función aprendida por los autocodificadores, que era crítico para el proceso de descubrimiento de fármacos del equipo, puede tener implicaciones de amplio alcance. Por ejemplo, el equipo actualmente está buscando aplicaciones relacionadas con la restauración de imágenes y la pintura.

Potencial futuro

Esa lista inicial se redujo mediante el mapeo de las interacciones de las proteínas implicadas en el envejecimiento y las vías de infección por Sars-CoV-2. Al superponer los mapas, los investigadores pudieron identificar la red de expresión génica precisa que un fármaco necesitaba para combatir el COVID-19 en pacientes de edad avanzada.

Con esa información, los investigadores finalmente identificaron a RIPK1 como un objetivo de fármacos que podrían usarse para tratar el COVID -19 e identificaron medicamentos existentes que actúan sobre el gen / proteína, por lo que tienen el potencial de tratar el virus. Esos medicamentos se aprobaron previamente para el tratamiento del cáncer.

Otros medicamentos identificados por los investigadores incluyen la ribavirina y el quinapril, que ya se encuentran en ensayos clínicos para COVID-19.

Aunque esta investigación se dirigió al coronavirus, podría ser utilizado para combatir otras enfermedades. "Fue un objetivo importante de nuestro trabajo desarrollar una plataforma que sea ampliamente aplicable y tenga el potencial de ayudar a combatir enfermedades futuras", dijo Uhler a TechNewsWorld. "Por lo tanto, nuestra plataforma solo utiliza datos que están disponibles para muchas enfermedades y que se pueden obtener rápidamente para combatir enfermedades futuras".


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