Como os cientistas estão trabalhando para encontrar soluções para a pandemia da COVID-19

Structural biology consultant on Kolabtree Jennifer Huen escreve sobre como os cientistas de todo o mundo estão trabalhando para encontrar soluções para o COVID-19 pandêmico. 

Enquanto escrevo estas palavras, a equipe médica em todo o mundo está trabalhando em plena capacidade para tratar pacientes infectados, os cientistas estão conduzindo apressadamente experimentos para desenvolver uma vacina COVID-19 adequada, e os voluntários estão fornecendo alimentos e suprimentos a pessoas vulneráveis. Estes são apenas alguns dos numerosos atos abnegados que as pessoas estão empreendendo para ajudar a todos ao seu redor.

Nossa experiência coletiva durante a epidemia da SRA em 2002-2003 levou a rápidas ações e mudanças de comportamento por parte do governo e da população em geral, a fim de conter a propagação viral e acelerar a pesquisa urgente [1]. Já foram publicados mais de mil artigos primários e de revisão sobre a SRA-CoV2 desde sua primeira aparição ao público, em dezembro do ano passado. Os fornecedores de laboratório estão agilizando os pedidos de reagentes relacionados à COVID-19 e os meios de comunicação estão fornecendo acesso gratuito aos artigos da COVID-19, tais como os da revista Science (https://www.sciencemag.org/). The Protein Data Bank, a resource for high resolution molecular structures solved by the scientific community, has seen over a hundred protein structures deposited, the first at the beginning of February [2]. Such research as well as past work on coronaviruses have led to the expedition of ensaios clínicos worldwide [3-5].  

Com a quantidade de dados disponibilizados gratuitamente, gerei a imagem abaixo para representar um instantâneo de como o SARS-CoV2 infecta seu hospedeiro. As moléculas de proteína ilustradas nesta imagem foram obtidas a partir de dados de estrutura molecular fornecidos por vários grupos de pesquisa [6-8]. Um destes grupos forneceu estruturas de todas as proteínas do SRA-CoV2 e suas interações com os alvos da proteína humana (http://korkinlab.org/wuhan).

Durante a infecção pelo SARS-CoV, as células hospedeiras ou engolfam a partícula do vírus ou a membrana do vírus se funde diretamente com a membrana hospedeira [9,10]. Estas duas ações são primeiramente mediadas pela proteína do espigão viral que liga a enzima exibida na superfície do hospedeiro, Angiotensin Converting enzyme 2, ACE2. Os cientistas têm demonstrado desde fevereiro que ACE2 é a enzima visada pela SARS-CoV2 [11-14]. Assim que o pico do vírus se liga ao ACE2, as enzimas hospedeiras chamadas proteases cortam uma região específica do pico viral, permitindo que o pico se rearranje. Esta ação abre caminho para que parte do espigão se insira na membrana do hospedeiro, permitindo que a membrana do vírus se funda a ela e extrua seu genoma dentro do hospedeiro [15,16]. O vírus também pode entrar em seu hospedeiro, ficando engolfado em vesículas, onde pode então depositar seu genoma dentro do hospedeiro [17,12]. Ao interferir em qualquer uma das etapas de entrada do SARS-CoV2, a infecção pode ser interrompida. As estruturas moleculares de proteínas virais desempenham um papel importante na pesquisa de drogas, pois se assemelham a um mapa de território desconhecido, revelando regiões-chave na molécula alvo. 

Este trabalho é apenas um entre centenas de artigos que foram expedidos para publicação por revistas científicas, contornando o processo de revisão por pares, a fim de chegar mais rapidamente ao público. A quantidade de progresso que fizemos na busca de soluções para a COVID-19 só poderia ter sido possível com a ajuda das muitas pessoas engenhosas e inovadoras do mundo inteiro. Para ver como você pode contribuir, por favor, veja a lista de oportunidades abaixo.

Sempre apreciei as elegantes estruturas e funções das moléculas biológicas. Agora, aprecio muito a rapidez com que os cientistas e o público em geral no mundo todo estão dedicando suas energias para um objetivo comum. Serão nossos esforços colaborativos que nos atrairão através desta pandemia.

Links para o voluntariado, inovação e recursos de doação:

As atividades voluntárias podem envolver ajuda com diagnósticos COVID-19, verificação de fatos e tratamento de desinformações, entrega de reagentes médicos ou doações de equipamentos de proteção pessoal. Esta lista não é abrangente e contém oportunidades de voluntariado principalmente em torno da área de Toronto, Canadá. 

• https://covid19resources.ca/ (cientistas necessários para diagnósticos e outras tarefas relacionadas a laboratório/não-laboratório em Toronto, Canadá)
• https://crowdfightcovid19.org/volunteers (researchers to assist in COVID-19 research projects such as transcribing data and bioinformatics)
• https://www.helpfulengineering.org/volunteer/ (engenheiros para auxiliar em várias tarefas técnicas/não técnicas relacionadas à COVID-19)
• https://www.kaggle.com/allen-institute-for-ai/CORD-19-research-challenge (AI experts to contribute data mining tools and other expertise, awards available)
• https://www.coventchallenge.com/ (especialistas técnicos para projetar ventiladores com ajuda na criação de protótipos) 
• https://helpwithcovid.com/ (centro de busca conectando voluntários a diferentes projetos da covid-19)
• http://uhnopenlab.ca/project/hotline/ (entrega de alimentos e outros bens essenciais para idosos vulneráveis em Toronto, Canadá)
• https://masksfordocs.com/ (doações de suprimentos de proteção para trabalhadores médicos)
• https://www.conquercovid19.ca/ (fornecimento de suprimentos médicos para médicos e enfermeiros canadenses)

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Referências:

1. Ameaças, I.o.M.U.F.o.M., Aprendendo com a SARS: Preparando-se para o próximo surto de doença: Resumo do Workshop. 2004.
2. Jin, Z., et al, Estrutura do Mpro do vírus COVID-19 e descoberta de seus inibidores. bioRxiv, 2020: p. 2020.02.26.964882.
3. Jiang, S., Não tenha pressa em implantar vacinas e medicamentos COVID-19 sem garantias de segurança suficientes, em Natureza. 2020, Springer Nature Limited. p. 321.
4. Começa o ensaio clínico da vacina de investigação NIH para a COVID-19. 2020, Institutos Nacionais de Saúde.
5. Discurso de abertura do Diretor-Geral da OMS na conferência de imprensa sobre a COVID-19 - 27 de março de 2020. 2020, Organização Mundial da Saúde.
6. Cui, H., et al, Structural genomics and interactomics of 2019 Wuhan novel coronavirus, 2019-nCoV, indicate evolutionary conserved functional regions of viral proteins. bioRxiv, 2020: p. 2020.02.10.942136.
7. Yan, R., et al, Base estrutural para o reconhecimento do SARS-CoV-2 por ACE2 humano de comprimento total. Ciência, 2020. 367(6485): p. 1444-1448.
8. Song, W., et al, Estrutura crio-EM do espigão de glicoproteína do coronavírus SARS em complexo com seu receptor de células hospedeiras ACE2. PLoS Pathog, 2018. 14(8): p. e1007236.
9. Groneberg, D.A., R. Hilgenfeld, e P. Zabel, Mecanismos moleculares da síndrome respiratória aguda severa (SARS). Respir Res, 2005. 6: p. 8.
10. Yang, Z.Y., et al, A entrada dependente do pH do coronavírus da síndrome respiratória aguda severa é mediada pela glicoproteína espigada e reforçada pela transferência de células dendríticas através do DC-SIGN. J Virol, 2004. 78(11): p. 5642-50.
11. Zhou, P., et al, Uma epidemia de pneumonia associada a um novo coronavírus de provável origem de morcego. Natureza, 2020. 579(7798): p. 270-273.
12. Ou, X., et al, Caracterização da glicoproteína spike do SARS-CoV-2 na entrada do vírus e sua reatividade cruzada imunológica com o SARS-CoV. Nat Commun, 2020. 11(1): p. 1620.
13. Xiaowei Li, et al, Patogênese imunológica molecular e diagnóstico da COVID-19. Journal of Pharmaceutical Analysis, 2020.
14. Meng, T., et al, A seqüência de inserção no SARS-CoV-2 melhora a clivagem da proteína de pico pelo TMPRSS. bioRxiv, 2020: p. 2020.02.08.926006.
15. Belouzard, S., V.C. Chu, e G.R. Whittaker, Ativação da proteína do pico do coronavírus da SARS através de clivagem proteolítica seqüencial em dois locais distintos. Proc. Natl Acad Sci U S A, 2009. 106(14): p. 5871-6.
16. Li, F.., Estrutura, Função e Evolução das Proteínas Espigadas do Coronavírus. Annu Rev Virol, 2016. 3(1): p. 237-261.
17. Inoue, Y., et al, Entrada do coronavírus da síndrome respiratória aguda grave dependente de clatrina nas células-alvo expressando ACE2 com a cauda citoplasmática deletada. J Virol, 2007. 81(16): p. 8722-9.