Usan plantas para crear nanopartículas que combaten el SARS-CoV-2

Investigadores españoles han desarrollado nanopartículas provistas de pequeños anticuerpos monoclonales que ejercen su acción contra la proteína que recubre el coronavirus SARS-CoV-2 y podrían ayudar a combatir la infección por este patógeno, y para ello han utilizado plantas de la especie Nicotiana benthamiana como biofactoría. Los resultados de su estudio se han publicado en Plant Biotechnology Journal.

Un equipo del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), en colaboración con el Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SySBio), del CSIC y la Universitat de València, liderado por José Antonio Darós en el IBMCP, ha creado estas nanopartículas que se podrían utilizar como reactivo en test de diagnóstico y, tras su evaluación, como fármaco para neutralizar la infección por el virus.

Los anticuerpos son moléculas clave del sistema inmunitario que tienen la capacidad de unirse a cualquier agente extraño para poner en marcha otros mecanismos que destruyen elementos potencialmente dañinos para el organismo, como virus, bacterias, células cancerosas… En concreto, los anticuerpos monoclonales de cadena simple o nanobodies desarrollados en este trabajo actúan contra la proteína S del SARS-CoV-2, que utiliza el coronavirus para introducirse en las células e infectarlas.

Beneficios de convertir a las plantas en fábricas de medicamentos

Desde sus inicios como especie, los seres humanos han recurrido a las plantas para obtener remedios curativos, pero ahora se ha modificado el proceso y se ha convertido a las plantas en fábricas que produzcan compuestos farmacéuticos. “De la misma forma que se puede extraer un compuesto producido de forma natural por una planta, nosotros inducimos la producción de la molécula que queremos, en este caso las nanopartículas recubiertas con nanobodies”, explica José Antonio Darós, profesor de investigación del CSIC en el IBMCP. Para ello utilizan la capacidad de los virus para infectar a las plantas de forma rápida y sistémica, insertando en el genoma del virus el gen que codifica el anticuerpo que quieren producir.

“En lugar de producir estos nanobodies como moléculas individuales, en este proyecto desarrollamos la producción de nanopartículas, estructuras moleculares cuya escala es nanométrica, que sirven como soporte para la presentación de dichos anticuerpos”, indica Darós. La nanopartícula que utilizan es la propia partícula viral, cuya proteína estructural es fusionada con un anticuerpo. “De esta forma, al autoensamblarse estas proteínas estructurales obtenemos macromoléculas multivalentes, que presentan cientos de repeticiones del anticuerpo en cuestión”, describe. Así aumenta su capacidad de acción, ya que “los nanocuerpos multivalentes muestran una avidez mayor hacia su diana y, por tanto, son más potentes para neutralizarla”.

“De la misma forma que se puede extraer un compuesto producido de forma natural por una planta, nosotros inducimos la producción de la molécula que queremos”

Este sistema de producción de nanopartículas multivalentes en biofactorías de plantas se podría utilizar para producir cualquier nanobody de interés, aseguran los investigadores. “En particular, las nanopartículas desarrolladas en este trabajo podrían utilizarse como reactivo en test de diagnóstico del coronavirus, como por ejemplo las tiras reactivas ampliamente comercializadas. En un paso posterior, se podría evaluar su capacidad de ser usadas también como agentes terapéuticos capaces de inhibir la propagación viral”, comenta Fernando Merwaiss, investigador postdoctoral en el IBMCP y coautor principal del estudio.

En cuanto a las ventajas de utilizar plantas como biofactorías para generar compuestos de interés farmacológico, además del bajo coste de producción (las plantas solo necesitan luz solar, agua, dióxido de carbono y algunos nutrientes inorgánicos para crecer), “tiene otras ventajas como la improbabilidad de contaminación con patógenos humanos, la facilidad de escalar la producción y la capacidad de realizar modificaciones postraduccionales similares a las de las células de mamíferos”, destaca Merwaiss. Además, el método desarrollado por el equipo del IBMCP y el I2SysBio añade la posibilidad de producir cientos de nanobodies agrupados en una misma macromolécula multivalente, lo que aumenta notablemente su capacidad de acción.