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Agencia Global de Información (México)

Brasil: usan acelerador de sincrotrón para estudiar las proteínas de SARS-Cov-2

Publicado em 06 setembro 2020

La proteína poco entendida del virus SARS-Cov-2 es uno de los objetivos del estudio del equipo de la Universidad de São Paulo (USP) sobre el acelerador de sincrotrón del Centro Nacional de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM) n respuesta a la pandemia, el Centro Nacional de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM), una organización social del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovaciones (MCTI), anticipó la apertura de la primera estación de investigación de Sirius para apoyar la investigación relacionada con Covid-19. . Investigadores del Instituto de Física de São Carlos, USP, fueron los primeros usuarios de la infraestructura científica más grande y compleja del país.

Dos jóvenes investigadores del grupo São Carlos llegaron al CNPEM el 1 de septiembre. En su equipaje, trajeron más de 200 cristales de proteínas del virus SARS-CoV-2 para analizar en la estación de investigación de Manacá. Sirius les ayudará a dilucidar la estructura molecular de estas proteínas, fundamentales en el ciclo de vida del virus, además de permitir la identificación de moléculas que se unen a estas proteínas y pueden dar lugar a nuevos fármacos.

El trabajo de los investigadores de la USP comenzó tan pronto como se anunció la emergencia sanitaria mundial, a principios de año. Antes de la apertura excepcional de la primera estación de investigación de Sirius, el grupo llevó a cabo experimentos en fuentes de luz de sincrotrón de Inglaterra y Suecia, de forma remota.

“Para buscar ligandos que puedan conectarse con las proteínas del virus, inhibiendo su actividad, necesitamos una fuente de luz de sincrotrón. En este sentido, Sirius se convierte en un “salto cuántico” para la comunidad de cristalografía brasileña ”, explica el coordinador de la investigación, Prof. Glaucius Oliva, uno de los pioneros en el campo en Brasil.

Oliva está en São Carlos, al igual que la mayoría de su grupo. En Sirius, los investigadores André Godoy y Aline Nakamura son responsables de la recopilación de datos. Si bien la estación de investigación de Manacá se encuentra en la denominada fase de puesta en marcha científica, en la que se realizan experimentos para probar la infraestructura, la posibilidad de realizar los experimentos en el país emociona a los investigadores.

“Sirius superó mis expectativas. Tener aquí una máquina así y hacer análisis de esta complejidad es un logro para el país. “Lo que se podía hacer en horas [en el antiguo acelerador electrónico del CNPEM], ahora se hace en minutos. Esto hace que la técnica sea escalable desde el punto de vista de cuántas muestras se pueden analizar, y permite realizar nuevas técnicas ”, celebra André Godoy, investigador con diez años de experiencia en análisis realizados en fuentes de luz sincrotrón en todo el mundo.

Sirius: el comienzo de un futuro brillante

A pesar de los primeros experimentos con SARS-CoV-2, Sirius sigue siendo un proyecto en curso. “Manacá es la primera línea de luz para entrar en el encargo científico y se abrió con anticipación en una respuesta de emergencia a la pandemia. Para finales de este año, la expectativa es finalizar el montaje de cinco estaciones de investigación más. Dependiendo de los recursos presupuestarios, debemos entregar 14 líneas de luz para fines de 2021. Estamos enfrentando un hito importante en el Proyecto, atendiendo a los primeros usuarios, pero aún queda mucho trabajo por hacer. La propia Manacá recibirá mejoras, como recursos de automatización ”, reflexiona Harry Westfahl Jr., Director del Laboratorio Nacional de Luz de Sincrotrón (LNLS) del CNPEM, y responsable del desarrollo y construcción de las líneas de luz Sirius.

Aunque la fase inicial del proyecto incluye 14 líneas de luz, Sirius podrá albergar hasta 38 estaciones de investigación, optimizadas para diferentes experimentos, que se pueden realizar simultáneamente, para atender investigaciones en las más diversas áreas, como salud, energía, nuevos materiales, medio ambiente. , entre otros.

“Tenemos mucho trabajo por delante, pero cada avance de Sirius refuerza que somos competentes para llevar la ciencia y la tecnología del país a un nuevo nivel. La comunidad científica brasileña hace un gran trabajo y trabajamos para apoyarla, ofreciendo condiciones de investigación sin precedentes en el país. Estamos armando una máquina para ser competitiva internacionalmente, diseñada por brasileños y construida en alianza con la industria nacional. Trabajamos para hacer de Sirius un orgullo para el país ”, dice Antonio José Roque da Silva, Director General del CNPEM y el Proyecto Sirius.

Al enterarse del avance más reciente de Sirius, el Ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación, Marcos Pontes celebró: “Sirius es un equipo fantástico que todos deberían conocer. Admirable por los científicos y también por quienes no son de la zona, el Proyecto es un legado científico para Brasil y el planeta. Un gran ejemplo de la importancia de contar con equipos capacitados en el país para la producción de conocimiento ”.

Trabajo en cuarentena

A principios de año, cuando estalló la crisis de salud pública mundial, mientras los equipos del CNPEM, con un número reducido de personas y horas de trabajo especiales, se apresuraron a hacer que la línea de luz de Manacá estuviera disponible con anticipación para la investigación con SARS-Cov-2, un grupo del Instituto de Física de São Carlos obtuvo autorización para mantener actividades, mientras que la mayoría de los laboratorios de la USP fueron cerrados.

“La cristalización de proteínas es siempre un gran desafío. La técnica requiere muchos pasos, todos limitantes. Trabajar en la pandemia es particularmente complejo. Mantuvimos a cuatro personas trabajando y tomaron una vida totalmente espartana para dedicarse a la investigación ”, explica Glaucius Oliva, líder del Centro de Investigación e Innovación en Biodiversidad y Farmacéutica y financiado por la Fundación de Investigación de São Paulo (FAPESP) en São Carlos.

Los esfuerzos dieron resultados. El grupo obtuvo más de 200 cristales de proteínas de virus para analizar en Sirius. Al llegar al CNPEM, fuera de los contenedores utilizados para transportar los cristales, los investigadores programados para recolectar los datos sobre Sirius mostraron las fotos de colegas que no llegaron a Campinas.

Aunque no están en CNPEM, los demás miembros del grupo tienen mucho trabajo por hacer. “La gente que se quedó en São Carlos no se cansa de recibir cosas, les estamos enviando datos para que empiecen a trabajar en proteínas, para avanzar en el proceso”, explica Godoy.

Estrategia de ‘detección de fragmentos’

El objetivo de los investigadores de la USP es revelar detalles de la forma de proteínas no estructurales (NSP) del SARS-Cov-2 y comprender sus mecanismos de unión a sustratos que pueden inhibir sus actividades, interfiriendo en el ciclo de vida del virus y dando lugar a nuevos medicamentos antivirales de acción directa.

Una de las estrategias del grupo es utilizar una técnica conocida como ‘ cribado de fragmentos’  , en la que se utilizan altas concentraciones de pequeñas partes de moléculas de fármaco para identificar, tanto en forma como en propiedades químicas, nuevos puntos de unión potenciales para alta afinidad en la intrincada estructura de las proteínas.

Entre las proteínas estudiadas por la USP, una de ellas, la endoribonucleasa viral NSP-15, tiene funciones que la ciencia aún no comprende completamente. Una hipótesis es que se usa para eludir el sistema inmunológico de las células.

Otras proteínas de interés en la investigación son NSP-3 y NSP-5, esta última también conocida como la principal proteasa del SARS-Cov-2. Ambos tienen un papel importante en la replicación y transcripción del material genético del virus.

Los datos recogidos en Sirius nos permiten identificar la posición exacta de cada átomo de la proteína y así verificar en qué puntos están conectados los complejos de fragmentos. Los resultados apoyarán el desarrollo de nuevas moléculas que podrían convertirse en un nuevo fármaco para COVID-19.

Sobre Sirius

Financiado por MCTI, Sirius es una de las fuentes de luz de sincrotrón más avanzadas del mundo. Este gran equipo científico tiene en su núcleo un acelerador de electrones de última generación, que genera un tipo de luz capaz de revelar la microestructura de materiales orgánicos e inorgánicos. Estos análisis se llevan a cabo en estaciones de investigación, llamadas líneas de luz. Sirius soportará varias líneas de luz, optimizadas para diferentes experimentos, y que funcionarán de manera independiente entre sí, permitiendo que diferentes grupos de investigadores trabajen simultáneamente, en diferentes investigaciones en las áreas más diversas, como salud, energía, nuevos materiales, medio ambiente. , entre otros.

Las diferentes técnicas experimentales disponibles en las líneas de luz de Sirius te permitirán observar aspectos microscópicos de los materiales, como los átomos y moléculas que los componen, sus estados químicos y su organización espacial, además de monitorear la evolución en el tiempo de los procesos físicos, químicos y biológicos que ocurren en fracciones de segundo. En una línea de luz también es posible seguir cómo estas características microscópicas se alteran cuando el material es sometido a diversas condiciones, como altas temperaturas, estrés mecánico, presión, campos eléctricos o magnéticos, ambientes corrosivos, entre otros. Esta capacidad es una de las principales ventajas de las fuentes de luz de sincrotrón, en comparación con otras técnicas experimentales de alta resolución.

Las líneas de luz de Sirius son instrumentos científicos avanzados, diseñados para resolver problemas en áreas estratégicas para el desarrollo del país. Inicialmente, se planificó un conjunto de 14 líneas de luz para cubrir una amplia variedad de programas científicos. En total, Sirius podrá albergar hasta 38 líneas de luz.

Sobre CNPEM

Entorno de investigación y desarrollo sofisticado y efervescente, único en el país y presente en pocos centros científicos en el mundo, el Centro Nacional de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM) es una organización social supervisada por el Ministerio de Ciencia, Tecnología, Innovaciones (MCTI). El Centro opera cuatro Laboratorios Nacionales y es el lugar de nacimiento del proyecto más complejo de la ciencia brasileña, Sirio, una de las fuentes de luz de sincrotrón más avanzadas del mundo. El CNPEM agrupa equipos multitemáticos de alta especialización, infraestructuras de laboratorios globalmente competitivas y abiertas a la comunidad científica, líneas de investigación en áreas estratégicas, proyectos innovadores en alianzas con el sector productivo y acciones de formación para investigadores y estudiantes. El Centro es un entorno impulsado por la búsqueda de soluciones con impacto en las áreas de salud, energía, medio ambiente, nuevos materiales, entre otros. Las habilidades únicas y complementarias presentes en CNPEM fomentan la investigación y el desarrollo en las áreas de luz de sincrotrón; ingeniería de aceleradores; descubrimiento de nuevos fármacos, incluso de especies vegetales de la biodiversidad brasileña; mecanismos moleculares implicados en la aparición y progresión del cáncer, las enfermedades cardíacas y el neurodesarrollo; nanopartículas funcionalizadas para combatir bacterias, virus, cáncer; nuevos sensores y dispositivos nanoestructurados para los sectores de petróleo y gas y salud; Soluciones biotecnológicas para el desarrollo sostenible de biocombustibles, bioquímicos y biomateriales avanzados. entre otras. Las habilidades únicas y complementarias presentes en CNPEM impulsan la investigación y el desarrollo en las áreas de luz de sincrotrón; ingeniería de aceleradores; descubrimiento de nuevos fármacos, incluso de especies vegetales de la biodiversidad brasileña; mecanismos moleculares implicados en la aparición y progresión del cáncer, las enfermedades cardíacas y el neurodesarrollo; nanopartículas funcionalizadas para combatir bacterias, virus, cáncer; nuevos sensores y dispositivos nanoestructurados para los sectores de petróleo y gas y salud; Soluciones biotecnológicas para el desarrollo sostenible de biocombustibles, bioquímicos y biomateriales avanzados. entre otras. Las habilidades únicas y complementarias presentes en CNPEM fomentan la investigación y el desarrollo en las áreas de luz de sincrotrón; ingeniería de aceleradores; descubrimiento de nuevos fármacos, incluso de especies vegetales de la biodiversidad brasileña; mecanismos moleculares implicados en la aparición y progresión del cáncer, las enfermedades cardíacas y el neurodesarrollo; nanopartículas funcionalizadas para combatir bacterias, virus, cáncer; nuevos sensores y dispositivos nanoestructurados para los sectores de petróleo y gas y salud; Soluciones biotecnológicas para el desarrollo sostenible de biocombustibles, bioquímicos y biomateriales avanzados. descubrimiento de nuevos fármacos, incluso de especies vegetales de la biodiversidad brasileña; mecanismos moleculares implicados en la aparición y progresión del cáncer, las enfermedades cardíacas y el neurodesarrollo; nanopartículas funcionalizadas para combatir bacterias, virus, cáncer; nuevos sensores y dispositivos nanoestructurados para los sectores de petróleo y gas y salud; Soluciones biotecnológicas para el desarrollo sostenible de biocombustibles, bioquímicos y biomateriales avanzados. descubrimiento de nuevos fármacos, incluso de especies vegetales de la biodiversidad brasileña; mecanismos moleculares implicados en la aparición y progresión del cáncer, las enfermedades cardíacas y el neurodesarrollo; nanopartículas funcionalizadas para combatir bacterias, virus, cáncer; nuevos sensores y dispositivos nanoestructurados para los sectores de petróleo y gas y salud; Soluciones biotecnológicas para el desarrollo sostenible de biocombustibles, bioquímicos y biomateriales avanzados. nuevos sensores y dispositivos nanoestructurados para los sectores de petróleo y gas y salud; Soluciones biotecnológicas para el desarrollo sostenible de biocombustibles, bioquímicos y biomateriales avanzados. nuevos sensores y dispositivos nanoestructurados para los sectores de petróleo y gas y salud; Soluciones biotecnológicas para el desarrollo sostenible de biocombustibles, bioquímicos y biomateriales avanzados.

Fuente: CNPEM