BSC i IrsiCaixa creen un mètode bioinformàtic per predir l’eficàcia dels fàrmacs contra les mutacions del VIH

• El sistema és un pas més cap a la medicina personalitzada, ja que permet decidir quin fàrmac pot tenir més eficàcia en cada cas concret, en funció del virus causant de la infecció.

• El mètode, que ja està disponible via web, ha estat desenvolupat pel Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación i l’Institut de Recerca de la Sida IrsiCaixa, impulsat conjuntament per l’Obra Social “la Caixa” i el Departament de Salut de la Generalitat de Catalunya. L’estudi s’ha publicat al Journal of Chemical Information and Modeling.

​L’eficàcia dels medicaments antiretrovirals que s’utilitzen com a tractament per al Virus de la Immunodeficiència Humana (VIH) sovint es veu afectada per la capacitat que té aquest virus de desenvolupar mutacions genètiques. El Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) i l’Institut de Recerca de la Sida IrsiCaixa han desenvolupat un mètode bioinformàtic per predir l’efecte de cada mutació en la resistència del virus a aquests fàrmacs. Un article publicat al Journal of Chemical Information and Modeling explica com aquest mètode ha estat eficaç per predir les resistències als fàrmacs amprenavir i darunavir de virus amb mutacions genètiques a la proteasa del VIH-1, que és una proteïna essencial per a la replicació del virus. Aquest mètode podria ser fàcilment aplicat a altres fàrmacs i proteïnes.

En l’actualitat, la predicció dels efectes de les mutacions del VIH sobre l’eficàcia dels fàrmacs es fa en base a la informació obtinguda d’altres pacients. És un coneixement acumulatiu, basat en l’experiència clínica, que resulta útil però que té limitacions, com per exemple que no pot donar cap resposta quan el virus desenvolupa una mutació que abans no ha estat registrada. El mètode desenvolupat pel BSC i IrsiCaixa supera aquestes limitacions, ja que fa les prediccions en base a les característiques de cada mutació genètica i als canvis que aquesta mutació provoca en les proteïnes del virus que actuen com a dianes dels fàrmacs. 

El mètode BSC-IrsiCaixa combina la seqüenciació de l’ADN del VIH, la detecció de les mutacions genètiques, el modelatge computacional de les proteïnes i la simulació de l’acoblament dels fàrmacs amb les proteïnes del virus. Tota aquesta anàlisi bioinformàtica pot ser executada en menys de 24 hores en un equip informàtic relativament petit i a l’abast de qualsevol laboratori. Una de les claus del sistema és la utilització de PELÉ, un software de simulació desenvolupat al BSC per predir la interacció dels fàrmacs amb les seves dianes, que ha demostrat tenir avantatges competitives sobre altres softwares comercials.

Disponible via web

El BSC ha creat una plataforma automàtica disponible via web en la qual, de manera gratuïta, els investigadors que ho desitgin poden introduir la seqüència genòmica de la proteasa HIV-1 PR d’un pacient i predir l’eficàcia de subministrar-los els fàrmacs amprenavir i darunavir. De moment, aquestes són les úniques prediccions disponibles, a l’espera d’avançar en la recerca al voltant dels efectes de les mutacions del VIH sobre altres proteïnes del virus i les interaccions amb altres fàrmacs antiretrovirals.

Exemple de la futura medicina personalitzada

L’investigador del BSC que figura com a responsable principal de l’article publicat al Journal of Chemical Information and Modeling i principal desenvolupador de PELÉ, Víctor Guallar, explica que “aquest sistema és un dels primers passos palpables del que serà la medicina personalitzada, amb la qual els tractaments es decidiran després d’analitzar genèticament els causants de les malalties de cada pacient i quin fàrmac pot tenir més eficàcia en cada cas concret”.

“En aquest estudi mostrem com és possible enllaçar el diagnòstic clínic de rutina de VIH-1 amb la modelització estructural i per ordinador. És una prova de concepte pluridisciplinar que supera les limitacions de la pràctica actual a l’hora de definir els  tractaments antiretrovirals i que, a més a més, permetrà dissenyar nous fàrmacs més ràpidament”, afegeix Marc Noguera-Julian, investigador d’IrsiCaixa que ha participat en l’estudi.

Vídeo d’una de les simulacions realitzades.