A pesquisa descrita neste artigo foi publicada em um servidor de pré-impressão, mas ainda não foi revisada por especialistas cienta­ficos ou médicos.

Usando modelos computacionais de interações proteicas, os pesquisadores do MIT Media Lab e do Center for Bits and Atoms projetaram um pepta­deo que pode se ligar a s protea­nas do coronava­rus e transporta¡-las para um caminho celular que as decompaµe.

Esse tipo de pepta­deo pode ter potencial como tratamento que impediria que o va­rus SARS-CoV-2 se reproduzisse dentro das células infectadas, dizem os pesquisadores.

“Nossa idanãia era usar técnicas computacionais para projetar um pepta­deo que poderia ser um terapaªutico para o Covid-19. Uma vez que o pepta­deo chegue a  canãlula, ele pode simplesmente marcar e degradar o va­rus ”, diz Pranam Chatterjee, recente receptor de doutorado do MIT e principal autor do estudo.

Os pesquisadores testaram o pepta­deo em células humanas e agora estãoplanejando estudos adicionais em células e animais para avaliar ainda mais sua efica¡cia. Eles relataram suas descobertas iniciais em uma pré-impressão publicada no bioRxiv , um servidor de pré-impressão on-line, em 1º de junho, e também a enviaram para uma revista revisada por pares. A aluna de pós-graduação Manvitha Ponnapati e Joseph Jacobson, professor associado do MIT Media Lab, foram co-autores do estudo.

Os cientistas estãoseguindo muitas estratanãgias diferentes para desenvolver novas terapaªuticas contra o SARS-CoV-2. Uma área de interesse éo desenvolvimento de anticorpos que se ligam e inativam protea­nas virais, como a protea­na spike, que os coronava­rus usam para entrar nas células humanas. Uma abordagem relacionada usa pequenos fragmentos de protea­na chamados pepta­deos em vez de anticorpos.

A equipe do MIT decidiu projetar pepta­deos que pudessem se ligar fortemente a  protea­na spike dentro das células e usa¡-los para acionar as células para quebrar as protea­nas virais. Sua ideia era fazer com que seus pepta­deos recrutassem protea­nas naturais chamadas E3 ubiquitin ligases, que podem marcar protea­nas para destruição quando as células não precisam mais delas.

Para gerar seus pepta­deos de ligação a s protea­nas dos espigaµes, os pesquisadores usaram um modelo computacional de interações proteicas que eles haviam treinado anteriormente para otimizar a força de ligação entre duas protea­nas. Chatterjee e outros recentemente utilizaram manãtodos computacionais semelhantes para projetar versaµes aprimoradas de enzimas usadas para a técnica de edição de genoma conhecida como CRISPR. Suas novas enzimas CRISPR-Cas9 , juntas, podem atingir mais de 70% das sequaªncias de DNA, enquanto a forma mais comum de CRISPR-Cas9 atinge apenas cerca de 10%.

Nesse caso, os pesquisadores usaram como ponto de partida a protea­na ACE2 humana, que éencontrada nasuperfÍcie de certos tipos de células humanas e se liga a  protea­na de pico de coronava­rus.

Eles usaram seu modelo para dividir o ACE2 em muitos pequenos fragmentos e, em seguida, prever computacionalmente como os fragmentos interagiam com a protea­na spike. Eles instrua­ram o modelo a otimizar três recursos: Primeiro, eles projetaram pepta­deos para terem forte afinidade de ligação a  protea­na spike. Segundo, eles estabeleceram que os pepta­deos poderiam se ligar bem a outras protea­nas de pico de coronava­rus, na esperana§a de que ele pudesse funcionar contra cepas passadas e futuras de coronava­rus. Terceiro, eles garantiram que os pepta­deos não se ligariam fortemente a s protea­nas humanas chamadas integrinas, que são as protea­nas que normalmente se ligam ao receptor ACE2 no corpo.

Esse processo gerou cerca de 25 pepta­deos candidatos, que os pesquisadores fundiram com uma ubiquitina ligase E3 e testaram em células humanas que expressavam um fragmento da protea­na spike conhecida como doma­nio de ligação ao receptor (RBD).

O melhor desses candidatos, um pepta­deo de 23 aminoa¡cidos, quebrou cerca de 20% das protea­nas RBD nas células. No entanto, esse pepta­deo não funcionou tão bem quanto a protea­na ACE2 original, que quebrou cerca de 30% das protea­nas RBD. Para melhorar o desempenho do pepta­deo, os pesquisadores usaram seu modelo para simular como sua ligação a  RBD seria afetada se eles substitua­ssem aminoa¡cidos diferentes em cada uma de suas 23 posições. Esse processo de otimização produziu um pepta­deo mutante que melhorou a taxa de degradação para mais de 50%.

Uma vantagem importante desse pepta­deo éseu tamanho pequeno - mesmo quando fundida a  ubiquitina ligase E3, toda a cadeia tem apenas cerca de 200 aminoa¡cidos de comprimento. Os pesquisadores prevaªem que o RNA ou o DNA que codifica os pepta­deos possa ser entregue por va­rus inofensivos, chamados va­rus adeno-associados.

Outra possibilidade seria entregar o pepta­deo por si pra³prio, permitindo que ele se ligasse a  protea­na de pico de coronava­rus fora das células e fosse transportado para as células com o va­rus. Nesse caso, o va­rus seria marcado para destruição assim que entrar na canãlula, diz Chatterjee.

Os pesquisadores estãoplanejando testar o pepta­deo em células humanas infectadas com o va­rus SARS-CoV-2, que ocorrera¡ em laboratórios especializados de biossegurança fora do MIT. Se esses testes forem bem-sucedidos, os pesquisadores esperam testar o pepta­deo em modelos animais. Eles também estãotrabalhando para melhorar ainda mais o pepta­deo, para que ele possa se ligar mais fortemente a  protea­na da espiga.

Este trabalho foi apoiado pelo consãorcio de patrocinadores do MIT Media Lab, pelo Centro de bits e a¡tomos do MIT e por Jeremy e Joyce Wertheimer.