La Universidad Hebrea de Jerusalem está aplicando toda su experiencia científica, médica y recursos para combatir el coronavirus. Muchos de los principales investigadores israelíes en los campos de virología, microbiología, inmunología, biología celular, epidemiología, nanotecnología, informática, química y física son miembros de la comunidad de la Universidad Hebrea y han unido sus fuerzas para ganar esta batalla.
Nuestros científicos y académicos están trabajando intensamente en aspectos amplios de la epidemia viral, ampliando los esfuerzos de detección de virus, desarrollando nuevas herramientas para identificar el virus, nuevos protocolos para el tratamiento del paciente, la prevención de infecciones y el desarrollo de nuevas vacunas.
Están estudiando el impacto del aislamiento social, de la crisis económica, de la crisis en poblaciones particulares, y aprovechando las plataformas de investigación existentes para mejorar los filtros, las superficies a prueba de infecciones y más.
Liderando el esfuerzo
Aprovechando sus áreas de fortaleza científica, su amplia gama de disciplinas, así como sus capacidades interdisciplinarias, la Universidad Hebrea ha establecido un Comité Directivo de Coronavirus (HUCSC), compuesto por líderes científicos a nivel internacional, para guiar y apoyar estos esfuerzos.
El Comité identifica los principales campos de investigación requeridos, mejora las colaboraciones interdisciplinarias y establece prioridades en la asignación de personal, equipo y financiamiento entre los diversos proyectos de investigación.
La siguiente es una muestra de algunas de las investigaciones actualmente en curso en la Universidad Hebrea, en Jerusalem.
Diagnóstico y genética
Los investigadores de la Universidad Hebrea están diseñando y probando kits de diagnóstico rápido, acortando el tiempo de prueba necesario y desarrollando formas de ampliar las pruebas. También estamos desarrollando medios para identificar a aquellos expuestos o recuperados del virus que ahora pueden albergar anticuerpos valiosos contra el virus. Esto puede permitirnos identificar a aquellos que ya son resistentes al virus, mejorar los modos de aislamiento y minimizar la propagación de la pandemia.
Desarrollo de un kit de diagnóstico rápido y sencillo para COVID-19.
Este proyecto utilizará sondas moleculares altamente específicas para “pescar” el ARN viral y para evaluar -a través de moléculas de ADN específicas y/o nanopartículas- la infección por SARS-CoV-2 (Dr. Yavin, Farmacia).
Detección rápida y ultrasensible de ARN de COVID-19 para diagnósticos.
Las pruebas actuales, que usan PCR (reacción en cadena de la polimerasa) son lentas, costosas y requieren equipos expertos, reactivos y personal bien capacitado. Una nueva tecnología para la detección ultrasensible y rápida (menos de 1 minuto) de una gama de patógenos (bacterias y virus) se basa en la detección de interacciones moleculares únicas mediante microscopía de fluorescencia de vanguardia. Ya probada en proteínas y moléculas de ADN, esta tecnología se adaptará para la detección de moléculas de ARN de COVID-19 en forma de un kit desechable de bajo costo, para ser utilizado junto con un dispositivo óptico compacto y práctico que también se encuentra actualmente bajo desarrollo. Dichas pruebas se pueden usar en cualquier lugar (eventualmente incluso en el hogar), administradas por personal no capacitado y proporcionarán una respuesta inmediata (Dr. Sherman, Física).
Desarrollo de pruebas masivas para COVID-19.
Está claro que los próximos pasos en la gestión de la pandemia de COVID-19 requerirán pruebas a gran escala. Este nuevo enfoque, que se basa en pruebas estándar, aprovecha la secuenciación de las muestras de prueba, con el objetivo de reemplazar los pasos moleculares intensivos en mano de obra con aquellos basados en genómica de alto rendimiento. Este enfoque podría permitir que un solo técnico procese miles de muestras por día y puede ser fácilmente automatizado y de bajo costo (Dr. Friedman, Ciencias de la Computación e ingeniería, Ciencias de la Vida y ELSC).
Detección eléctrica ultrasensible y ultrarrápida de coronavirus.
El coronavirus se caracteriza por un ARN monocatenario específico y su detección es la clave para identificar la infección. Las pruebas actuales son lentas y, mientras tanto, los pacientes infectados propagan la enfermedad sin saberlo. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar una tecnología novedosa para la detección ultrasensible y ultrarrápida de pequeñas cantidades de ADN y ARN basada en la detección eléctrica de ácidos nucleicos (EDNA). Este método permitirá una sensibilidad y detección multiplex sin precedentes, permitiendo así la detección muy temprana de la infección (Dr. Porath, Química, Nanociencia y Nanotecnología y Dor, Medicina).
Modelo de sistemas: la investigación de Covid-19 y el desarrollo de medicamentos
Los investigadores de la Universidad Hebrea están diseñando los modelos biológicos necesarios para probar posibles vacunas y medicamentos antivirales para COVID-19.
Un modelo de ratón transgénico para testear el virus Corona.
Dado que los ratones no expresan el receptor de coronavirus, no existe un modelo en el que puedan probarse vacunas y terapias. Nuestros investigadores trabajan para generar un modelo de ratón transgénico a través de un método más rápido que el comúnmente utilizado, a través de un lentivirus diseñado (Dr. Nissim, Dr. Dor, y colegas, Medicina).
Mejora de la capacidad humana para combatir el virus
El sistema inmune es una espada de doble filo en su encuentro con la enfermedad viral. Algunas células inmunes, como las que producen anticuerpos, están ayudando a vencer al virus, mientras que otras células inmunitarias producen factores que agravan la enfermedad, particularmente la neumonía inducida por el virus.
Nuestros investigadores están diseñando enfoques novedosos para reforzar los componentes inmunes constructivos y debilitar los destructivos del sistema inmunitario.
Apuntando al hombre mismo para protegerlo de la infección letal por coronavirus.
El coronavirus mata al provocar una tormenta inflamatoria, especialmente en los pulmones. En un cambio de paradigma, proporcionamos un enfoque terapéutico novedoso para proteger ampliamente de los coronavirus letales, en particular las nuevas cepas pandémicas emergentes, que contienen brotes y evitan la propagación del virus.
En el laboratorio del Dr. Kaempfer, se descubrió que los fragmentos (‘péptidos’) de tres proteínas clave que se muestran en la superficie de nuestras células inmunes, pueden atenuar y prevenir eficazmente una respuesta inflamatoria dañina y, por lo tanto, proteger del virus de la gripe letal, que mata utilizando el mismo mecanismo que Covid- 19.
Esta nueva generación de péptidos parecen ser incluso mejores candidatos para controlar la respuesta inflamatoria letal a la infección por coronavirus, a medida que investigamos con células inmunes humanas y con ratones que son sensibles a Covid-19 (Dr. Kaempfer, medicina).
Identificación de anticuerpos protectores dirigidos contra el SARS-CoV-2 de pacientes recuperados.
El uso del plasma de los sobrevivientes de COVID-19 es un tratamiento prometedor, sin embargo, el suministro de plasma inmune es limitado.
Con un enfoque que incorpora biología computacional, datos estructurales y modelado, estamos trabajando para identificar y clonar los genes que codifican anticuerpos protectores en pacientes recuperados, permitiendo así la producción en masa de anticuerpos recombinantes protectores anti-SARS-2 que serán disponible para terapia y diagnóstico (Dr. Rouvinski, Medicina).
Mejora la capacidad del sistema inmune para combatir el virus.
El sistema inmune actúa como un arma de doble filo: algunas células ayudan a vencer al virus mientras que otras agravan la enfermedad, particularmente la neumonía inducida por virus.
La recopilación de datos sobre los perfiles de citoquinas de pacientes con COVID-19 se utilizará para evaluar la eficacia de ciertos tratamientos actualmente aprobados para el tratamiento del asma y la dermatitis. (Dr. Berger y Dr. Friedlander, Medicina).
Desarrollo de fármacos
Nuestros científicos están aprovechando investigaciones previas sobre virus similares y experimentando con la reutilización de medicamentos clínicamente aprobados para reducir la infectividad y prevenir el daño tisular causado por el virus.
Desarrollo de nuevos medicamentos basados en la investigación de virus “más antiguos”.
COVID-19 es un pariente cercano del virus del SARS (2003), ambas cepas rebeldes virulentas del resfrío común.
El trabajo en el laboratorio del Dr. Arkin sobre SARS-CoV-1 ayudó a identificar los factores que causan su virulencia excesiva. La investigación adicional analizó cómo los virus podrían desarrollar resistencia contra las drogas, lo que puede ayudar a diseñar nuevas drogas que sean efectivas contra las cepas resistentes.
Dadas las similitudes entre SARS-CoV-1 y SARS-CoV-2, los investigadores están examinando elementos únicos en el nuevo virus como posibles objetivos farmacológicos, buscando nuevos agentes antivirales. Varios candidatos prometedores ya han sido identificados y están bajo una extensa investigación. (Dr. Arkin, Ciencias de la Vida).
Detección rápida y en masa de moléculas de fármacos potenciales para inhibir la función del coronavirus.
El laboratorio del Dr. Goldblum desarrolló un algoritmo galardonado que ha sido la base de patentes y publicaciones para más de 60 potenciales medicamentos para diversas afecciones: desde el tratamiento de la enfermedad del hígado graso hasta la reducción de la carga de hierro en el cáncer. Este algoritmo, “Eliminación estocástica iterativa”, no tiene precedentes en su capacidad para cortar una inmensa cantidad de opciones e identificar rápidamente soluciones excelentes para problemas extremadamente complejos como el descubrimiento de fármacos. El proyecto más avanzado del laboratorio del Dr. Goldblum hasta la fecha es el resultado de modelar la administración de fármacos nano-liposomales en función de las propiedades de los fármacos y su estabilidad en los vasos sanguíneos. El laboratorio aprovechará esta capacidad para llegar a estudios clínicos de varios candidatos a fármacos anti-SARS-2 y luego mejorarlos (Goldblum, Farmacia).
Envoltura viral y señuelos receptores.
Las proteínas de fusión compuestas por los dominios extracelulares de las proteínas ACE2 y S fusionadas a la IgG1 humana se desarrollarán como imitadores de receptores y virus, respectivamente, para bloquear la interacción del virus con las células pulmonares (Dr. Mandelboim, Medicina).
Neutralización de patógenos
Nuestros investigadores están trabajando para desarrollar matrices avanzadas para la neutralización de patógenos que luego pueden aplicarse en componentes en máscaras o sistemas de ventilación, o usarse para bloquear la adherencia a las superficies. Las matrices de neutralización activas se basarán en catalizadores de nanopartículas o biocatalizadores y componentes químicos “verdes”.
Desarrollo de matrices avanzadas para la neutralización de patógenos.
Este proyecto busca desarrollar matrices para la neutralización de patógenos para máscaras o sistemas de ventilación basados en catalizadores de nanopartículas y/o biocatalizadores y componentes químicos “verdes” (glucosa / fructosa y ácido ascórbico-vitamina C) (Dr. Willner, Química y Dr. Pikarsky, Medicina).
Diseño, coordinación y producción de herramientas para reducir la transmisión viral.
Una gran proporción de la diseminación del virus es a través de la exposición a superficies comunes (manijas de puertas, manijas de carros, botones de elevadores, etc.).
El Laboratorio de Fabricación del Centro de Investigación para las Ciencias del Cerebro (ELSC), está diseñando soluciones simples y fáciles de fabricar para reducir la necesidad de que las manos toquen estas superficies. Por ejemplo, una herramienta ubicada en un teléfono inteligente para usar en la apertura de puertas, presionar interruptores, etc.
El Laboratorio trabajará con la comunidad israelí “Maker”, incluso en Bezalel, para compartir diseños y coordinar la producción (Dr. Citri y Dr. Frachtenberg, ELSC).
Desarrollo de recubrimientos ecológicos y no tóxicos para evitar la adhesión de virus.
El grupo Reches de investigación, desarrolló un recubrimiento a base de péptidos que evita la adhesión de proteínas a las superficies y, como tal, evita la unión de bacterias, hongos y otros organismos. COVID-19 es un virus único que puede sobrevivir durante un tiempo relativamente prolongado en las superficies.
Dado que el recubrimiento a base de péptidos ya desarrollado por Reches puede evitar la adhesión de proteínas a las superficies, se espera que también evite la adhesión del virus.
Esta hipótesis se probará con virus similares (virus de la bronquitis infecciosa) y luego con COVID-19. Paralelamente, se abordará la capacidad de las cápsulas basadas en péptidos que contienen enzimas antivirales para degradar los virus.
El recubrimiento resultante no solo evitaría la adhesión de COVID-19, sino que sería general para todos los virus, bacterias y otros microorganismos.
El péptido se puede fabricar a gran escala y se puede rociar sobre superficies en hospitales, sitios de preparación y producción de alimentos, transporte público, etc. (Dr. Reches, Química, Nanociencia y Nanotecnología).
¿Quién es más susceptible?
Los estudios de epidemiología molecular identifican poblaciones susceptibles y resistentes a virus. Las variaciones genéticas entre las personas pueden explicar por qué algunas personas están infectadas y otras no, y por qué algunas desarrollan síntomas más graves que otras.
La población de Israel es una de las más diversas del mundo, y el estudio de los genes que afectan la infecciosidad y propagación del virus, así como los genes de respuesta inmune, puede enseñarnos cómo detener esta y otras epidemias.
Un nuevo biobanco de muestras de pacientes (en construcción) ofrecerá oportunidades únicas para comprender los factores genéticos que contribuyen a la susceptibilidad a la enfermedad; y nuestros científicos computacionales, epidemiólogos y genetistas unirán fuerzas para detectar y estudiar los genes relevantes.
Implicancias sociales de la enfermedad
¿Cuáles son algunas de las ramificaciones más amplias de esta pandemia? ¿Cómo se ven psicológicamente afectadas las personas por el aislamiento? Cuáles son las implicancias económicas? ¿Cómo pueden las ciudades organizarse para abordar mejor tales situaciones?
Simulando la resistencia de la ciudad a los grandes desastres.
Se ha desarrollado un modelo de microsimulación para evaluar la capacidad de recuperación de las ciudades ante grandes desastres. En el corazón del modelo se encuentran los ‘agentes’ programables cuyo comportamiento está determinado por una serie de reglas. El modelo puede relacionarse con contextos urbanos del mundo real o con espacios urbanos hipotéticos. Se puede utilizar para simular los efectos de contagio espacial del coronavirus en las ciudades israelíes, abordando cuestiones como el número de víctimas mortales, el pico de epidemia, el tiempo hasta que la epidemia se disipe. La simulación también podría ejecutarse para escenarios de política (intervención) particulares y los resultados luego comparados con la línea de base. Dichos resultados del modelo de simulación pueden ayudar a los responsables políticos a facilitar una comparación de los diversos resultados y evaluar más fácilmente las posibles intervenciones (Dr. Felsenstein y Dr. Grinberger, Geografía).
Mejorando el bienestar en tiempos difíciles.
Las implicancias de la era del coronavirus en los individuos y en la naturaleza de nuestras sociedades son actualmente un gran misterio. Dos proyectos, en conjunto con colegas en las principales universidades de los Estados Unidos, abordan los aspectos cognitivo-psicológicos de la pandemia de coronavirus con el objetivo de sugerir nuevas formas de mejorar el bienestar en circunstancias tan difíciles. Uno está examinando cómo los humanos procesan la información, qué información eligen procesar y cómo sus predicciones conducen a acciones. Un segundo proyecto aborda cómo la crisis afecta la forma en que se trata a las minorías y otros grupos marginados (Dr. Hassin, Psicología).
En la senda
Hay muchos proyectos adicionales en toda la Universidad que están en marcha activamente y se han propuesto muchas más direcciones de investigación adicionales, que aprovechan la experiencia de la Universidad Hebrea y convocan nuevos socios en la investigación.
