En los confines microscópicos de la vida, en ese universo que escapa a la vista humana y en donde todo funciona a partir de las interacciones entre los organismos más elementales, como las células y las bacterias, los virus se mueven a sus anchas, esperando la oportunidad perfecta para entrar a las células, reprogramarlas y obligarlas a reproducirlos.
A este conjunto de seres inconspicuos los rigen otras leyes que, incluso, nos son más difíciles de comprender, porque no se parecen en nada a aquellas que vemos y percibimos con los sentidos. Son las leyes cuánticas, gobernadas por las interacciones entre los átomos y las moléculas. Es allá donde un grupo de investigadores cree que puede estar la solución a la crisis que enfrenta el mundo por el coronavirus.
Gráfico comparativo entre los tamaños proteínas y virus.
Y en esta área, como en pocas, se hace necesaria la unión de fuerzas entre los médicos y científicos experimentales con los investigadores teóricos. A este último grupo pertenece el físico colombiano Juan Roberto Perilla, quien recientemente ganó una beca de 200 mil dólares para estudiar a nivel molecular, y a partir de simulaciones computacionales, al coronavirus Sars-Cov2, con el objetivo ofrecer nuevas armas para derrotar a este patógeno que deja más de un millón de infectados y 50 mil muertes en todo el planeta.
Los recursos hacen parte del fondo de Investigación de Respuesta Rápida (Rapid) de la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF, por sus siglas en inglés). Este fondo se utiliza en Estados Unidos en casos de emergencia, incluidas las respuestas urgentes a los desastres naturales, en este caso, la pandemia causada por el nuevo covid-19.
Perilla estudió física en la Universidad Nacional.
Perilla hizo su énfasis en física de altas energías, pero su interés por la biología lo llevó a hacer un cambio radical en su línea de estudios y emprender un doctorado en biofísica molecular en la Universidad de Johns Hopkins, y un postdoctorado de la Universidad de Illinios en Urbana-Champaign, más específicamente en agentes infecciosos de los humanos.
Dentro de sus objetos de estudio, y por más de 10 años, ha investigado a diferentes causantes de enfermedades como la clamidiasis, el VIH y la hepatitis B. Así, en 2013 y 2018, Perilla formó parte de un equipo que descifró a nivel molecular la cápside del VIH, la cubierta proteica que encierra el genoma viral. Este avance, publicado en Nature, marcó un hito en la comprensión del mecanismo de la infección por VIH.
Más adelante, Perilla utilizó herramientas similares de alta tecnología para estudiar el virus de la hepatitis B, centrándose nuevamente en la estructura de la cápside y en cómo se mueve, distorsiona e interactúa con su entorno.
Esas simulaciones –conocidas también como microscopía cuántica– revelaron una imagen más completa de la cápside que los estudios realizados con los microscopios experimentales.
Ahora, desde el Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Delaware, Perilla intentará, junto con su compañera Jodi Hadden-Perilla, ‘entender cómo funciona el coronavirus para poder destruirlo’.
“Para nosotros este nuevo reto será enorme, pues hasta este momento no hemos estudiado coronavirus, pero tenemos la experiencia para poner a andar esta investigación. Al final, todos estos patógenos son sistemas químicos y físicos, y la idea es entenderlos desde un punto de vista fundamental”, dice Perilla, y agrega que lo que más les interesa es comprender cómo funciona el virus, por ejemplo, descifrando qué partes de las células respiratorias utilizan para infectarlas y replicarse.
De acuerdo con el investigador, los virus funcionan como unos parásitos cuyo único fin es infectar a las células y tomar su control para reprogramarlas, de tal manera que estas ya no cumplan con sus propias funciones y tareas vitales, sino que dediquen toda su energía a hacer solo lo que el virus les ordena.
“Nuestra investigación –afirma– busca comprender lo más íntimo de esas interacciones y, después, compartir los descubrimientos con los médicos, infectólogos, inmunólogos, etc, para desarrollar potenciales tratamientos”, agrega.
Así explica su objetivo: “Cada tipo de virus tiene una huella dactilar, que determina sus características y propiedades. Por ejemplo, el coronavirus tiene unas proteínas en su membrana externa en forma de corona con la cual se adhiere a las células para infectarlas.
Los mejores biólogos celulares
Para poder estudiar esa ‘virosfera’, Perilla y su equipo tendrán la oportunidad de utilizar, durante un año, el súpercomputador ‘Frontera’ de la Universidad de Texas en Austin, una herramienta única para poder llevar a cabo simulaciones donde, incluso, la famosa palabra ‘nano’ se queda grande.
Para entender su capacidad: el equipo, de 60 millones de dólares, es tan poderoso como 112 mil computadores portátiles.
“Un virus está compuesto por 300 millones de átomos, y mide alrededor de 1.200 armstrongs, es decir 120 nanómetros (0,00000012 metros), mientras que una célula mide entre 10 mil y 100 mil nanos (0,000001 m). Para poder simular ese mundo necesitamos un equipo con esta capacidad”, asegura.
En el caso particular del coronavirus, Perilla y su equipo están interesados simular su corona y encontrar potenciales caminos para modificarla: “Existen diferentes tipos de coronavirus, como el Sars y el Mers, que están muy bien caracterizados. Queremos aprovechar ese conocimiento para saber de qué manera el nuevo coronavirus se diferencia de ellos, por ejemplo al escoger las células que infecta”.
“Mucha gente sigue poniendo en duda que los virus están vivos. Existe un billón de especies de ellos y siempre han estado ahí. Son parte integral de la vida y han evolucionado con ella durante millones de años, por lo que conocen a las células a un nivel atómico único. Ellos son los mejores biólogos celulares; no son ningunos aliens, son parte de la naturaleza”, dice.
“Nuestra experiencia con algunos de ellos, como la hepatitis b y el VIH está de nuestro lado, pero nuestro trabajo no servirá de nada sin los aportes de los experimentalistas, expertos en microscopía electrónica, en rayos x, y de los virólogos experimentales, que son quienes finalmente podrán decir si hemos sido acertados en nuestras predicciones”, sigue.
Y apunta: “Esta clase de experimentos que hacemos son costosos, pero no tanto como un acelerador de partículas o un telescopio espacial, y tienen una aplicación directa muy rápida, como los tratamientos farmacológicos, que pueden mejor la vida de personas infectadas”.
NICOLÁS BUSTAMANTE HERNÁNDEZ
Redactor de ciencia
@Nicolasb23
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