El año pasado, una tecnología de imágenes científicas de vanguardia llamada microscopía crioelectrónica ganó un Premio Nobel de química, alabado por el comité por marcar el comienzo de una “revolución en bioquímica”. La técnica permite a los científicos visualizar biomoléculas en su estado natural por primera vez, y un año después ya está abriendo algunas posibilidades interesantes.
Ahora, los científicos lo han usado para visualizar un virus de alto potencial para matar el cáncer con detalles sin precedentes, permitiéndoles ahora reflexionar sobre cómo podría modificarse genéticamente para hacer mejor el trabajo. Según la declaración de Nobel que acompañó el anuncio del año pasado, la microscopía crioelectrónica ha permitido a los científicos “visualizar procesos que nunca antes habían visto”.
Se basa en un método de congelación cuidadoso que convierte el agua dentro de las células en un sólido para preservar su estructura celular, junto con un microscopio electrónico modificado que lo estalla con haces debilitados por la misma razón.
Esto, junto con los algoritmos matemáticos pioneros, ya ha permitido a los científicos usar la microscopía crioelectrónica para probar los secretos de las bacterias venenosas, los virus de las plantas que combaten la polio y los efectos de regulación inmunológica de la saliva de la garrapata.
Ahora, los científicos de la Universidad de Otago y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) lo están utilizando para explorar el potencial de los virus de diseño que eliminan el cáncer. “La microscopía crioelectrónica es uno de los campos más vibrantes de las ciencias de la vida en la actualidad, un hecho reconocido por el Premio Nobel de 2017”, dice la coautora del estudio Mihnea Bostina a New Atlas.
“Ahora podemos reparar en el hielo vítreo (es decir, en condiciones cercanas a la nativa) nuestra molécula de interés, y podemos usar microscopios avanzados para recopilar miles de imágenes de muy alta resolución, que podemos analizar con algoritmos complejos. Por lo tanto, tenemos una buena Método para preservar la muestra, visualizarla y analizarla. El resultado es que podemos inspeccionar en detalle atómico la arquitectura de actores moleculares importantes “.
Bostina, quien es el director del Centro Otago para Microscopía Electrónica, y sus colegas investigadores se centraron en la composición del Virus del Valle de Séneca. Esto, al igual que otros virus anticancerígenos, se ve como un arma potencialmente poderosa contra el cáncer porque ataca selectivamente las células tumorales y deja las células sanas ilesas. Estas habilidades ya se han demostrado en ensayos clínicos de fase I y II relacionados con tumores sólidos pediátricos y cáncer de pulmón de células pequeñas.
El virus del valle de Séneca se considera un virus contra el cáncer particularmente prometedor porque se engancha a un receptor llamado ANTXR1, que se encuentra en casi dos tercios de los cánceres humanos. Lo que despertó el interés del equipo fue que el virus se uniera voluntariamente a ANTXR1 en las células tumorales, mientras que no mostraba un interés aparente en un pariente cercano llamado ANTXR2, que aparece solo en tejidos sanos.
Este alto grado de selectividad ha sido difícil de replicar. “Hasta ahora era muy difícil apuntar a ANTXR1 específicamente, porque los medicamentos no distinguían lo suficiente entre los dos receptores”, explica Bostina. Otro inconveniente de Seneca Valley Virus como una forma de viroterapia para el tratamiento del cáncer es que, debido a que es un virus, desencadena una respuesta inmune del paciente que lo mata de manera efectiva en unas pocas semanas.
En teoría, se necesita por mucho más tiempo. Así que aquí es donde entra en juego la microscopía crioelectrónica y sus beneficios son dobles. Al usarlo para crear imágenes de Seneca Valley Virus, los científicos esperaban conocer las características únicas que le permiten unirse selectivamente a ANTXR1, y luego mejorar esas características para que también puedan evadir el sistema inmunológico el tiempo suficiente para terminar el trabajo.
Su reconstrucción del virus reveló características previamente desconocidas en su capa externa que se integran perfectamente con las características estructurales de ANTXR1, pero que no se encuentran en ANTXR2.
“Nuestro trabajo muestra exactamente qué residuos son importantes para el reconocimiento del receptor, y podemos mantener estos residuos intactos y mutar los residuos en la superficie del virus para que evite el ataque del sistema inmunológico, una estrategia ya empleada por todos los virus”, dice.
