Ciencia, tecnología y Covid-19: el conocimiento en acción

El éxito que podamos tener ante ésta y futuras pandemias depende por completo del desarrollo científico y tecnológico que hemos alcanzado, no sólo en la medicina sino en todas las áreas que van de las matemáticas, pasando por la física y la ingeniería, a la biología y su vertiente aplicada en la medicina. La biología molecular estudia la estructura y función de grupos de átomos enlazados que tienen una actividad biológica. Esta rama de la biología cuenta ahora con programas computacionales que permiten el estudio en detalle de complejos arreglos de átomos. En estos programas de computadora está incorporado todo lo que sabemos sobre la manera en que interaccionan y se ligan para reaccionar con otros conglomerados de átomos. Te recomendamos: Mario Molina: «Los populistas no ven por la sociedad»​En la década de 1990 empezó a construirse un banco de datos de estructuras de proteínas llamado PDB (por sus siglas en inglés: Protein Data Bank). Es un repositorio donde se encuentra la estructura de las moléculas biológicas que se descifran día con día. Las técnicas modernas de microscopía permiten extraer rápidamente la estructura que tiene el arreglo molecular de un virus. La mayoría de los arreglos macromoleculares se obtienen con cristalografía de rayos X, técnica que comenzó a perfeccionarse desde que en 1934 se logró obtener el primer patrón de una proteína cristalizada llamada pepsina, una enzima digestiva que se produce en el estómago. Una mujer extraordinaria, Dorothy Hodgkin, obtendría el Premio Nobel de Química en 1964 por su ingenioso análisis, que le permitió determinar la estructura de la penicilina en 1946 así como de la más compleja de las vitaminas, la B12, en 1956. Sin embargo, este desarrollo no sería posible sin los rayos X, motivo del primer Premio Nobel de Física en 1901, así como el estudio y aplicación de los rayos X al análisis de cristales por el físico Max von Laue (1914) o el conocimiento desarrollado por Henry Bragg y su hijo Lawrence, quienes mostraron cómo analizar la estructura de un cristal. Ahora contamos con fuentes de luz de rayos X mucho más intensos y con características especiales que permiten resolver la estructura y la dinámica de las moléculas biológicas. Estas fuentes de luz son conocidas como sincrotrones. Son aceleradores de electrones que al ser curvados en su trayectoria de manera controlada emiten una luz muy especial. Fue en este tipo de laboratorio donde se diseñaron antivirales para el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) cuando en 1985 se identificó la proteasa del sida como una enzima que participa en el ciclo de replicación del virus. Eso permitió diseñar fármacos que inhiben el copiado y la multiplicación del virus. Fueron necesarios cuatro años para determinar la estructura de la proteasa del VIH, y el tiempo tan largo se debió a la técnica de cristalización que no permitía tener muestras del tamaño necesario. Actualmente, las fuentes de luz de sincrotrón se han convertido en láseres de esta luz. La brillantez y las propiedades son tales que permiten usar técnicas para resolver estructuras complejas con cristalografía serial. Con esta nueva manera de estudio es posible tomar parcialmente datos de muestras que pueden ser muy pequeñas pero que se van integrando una por una para obtener la molécula en su totalidad. Ya no es necesario tener el cristal grande y completo para poder estudiarlo. El Covid-19 es un ejemplo del empleo exitoso de esta tecnología. El 5 de febrero, apenas un mes después de que el gobierno chino diera a conocer la existencia de este nuevo coronavirus, un equipo de la Universidad de ShanghaiTech dio a conocer la estructura en la PDB (Protein Data Bank) que mencionamos arriba. Para eso hizo uso del Sincrotrón de Shangai, un acelerador de electrones que opera en China desde 2009. Con la estructura, que fue descifrada en tiempo récord, las farmacéuticas están trabajando en el diseño de medicamentos como se hizo con el virus del sida. Aun cuando las estructuras de interés se oponen a la cristalización, hay una nueva técnica conocida como CryoEM, ideada por quienes compartieron el Premio Nobel de Química en 2017: Jacques Dubochet, Joachim Frank y Richard Henderson. Esta permite que se utilice un microscopio electrónico para ver la estructura. Cuando hace unas semanas esto se hizo en Texas para analizar el coronavirus, se descubrió que el virus tiene una espiga en su estructura coronaria que parece utilizar para escurrirse dentro de la célula. Este hallazgo puede ser muy útil en el diseño de una vacuna. Esta no es la primera ni será la última de las pandemias. El mundo es cada vez más pequeño y los males son cada vez más globales. El futuro de la humanidad depende ahora de la capacidad de reacción, de la infraestructura científica y tecnológica, del conocimiento y la preparación con que podamos enfrentar lo desconocido. Desde hace muchos años los físicos experimentales de México hemos propuesto la construcción de un laboratorio de luz de sincrotrón pero la idea no fue bien recibida por los que consideraban que es más importante construir una Estela de Luz para celebrar el centenario de la Revolución o un edificio para los senadores, que han costado mucho más de lo que costaría tener un sincrotrón en México.

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