El Centro Nacional de Biotecnología es un centro de investigación multidisciplinar que cuenta con grupos científicos dedicados a la virología y la inmunología desde diferentes aproximaciones científicas. Desde el conocimiento de los aspectos básicos de mecanismos biológicos y estructurales de infecciones virales a la respuesta inmune que se produce en el organismo infectado, estos grupos han unido sus esfuerzos y desarrollan diferentes estrategias para ofrecer respuestas a la actual pandemia de COVID-19 causada por el virus SARS-CoV-2. Nuestras líneas de actuación comprenden más de quince proyectos liderados por investigadores e investigadoras del centro.

Estos proyectos se encuentran incluidos en la Plataforma Temática Interdisciplinar (PTI) denominada Salud Global/Global Health del CSIC, en la que colaboran más de 200 grupos de investigación de diferentes especialidades, para abordar los retos que plantea la epidemia del coronavirus desde el punto de vista de la Ciencia, con el objetivo de plantear soluciones a corto, medio y sobre todo largo plazo.

Desarrollo de una vacuna contra el SARS-CoV-2 basada en replicones no infectivos

Investigadores principales: Luis Enjuanes, Isabel Sola, Sonia Zuñiga

El objetivo de este proyecto es generar el virus SARS-CoV-2 en el laboratorio mediante el ensamblaje de fragmentos de ADN sintético y eliminar de su genoma los genes responsables de la virulencia con técnicas de genética inversa para introducir mutaciones atenuantes y obtener derivados no infectivos y altamente inmunogénicos como candidatos a vacunas contra el SARS-CoV-2. En paralelo, se está trabajando en el desarrollo de modelos animales (ratones transgénicos) para la validación de vacunas y otros agentes terapéuticos contra COVID-19.

Desarrollo de una vacuna contra el SARS-CoV-2 basada en el vector MVA no-replicativo expresando diversos antígenos virales

Investigadores principales: Mariano Esteban, Juan García Arriaza, Carmen E. Gómez

Este proyecto se basa en la generación de vectores virales del virus Vaccinia (MVA) que contengan secuencias codificantes de alguna de las proteínas inmunogénicas de la superficie del SARS-CoV-2. Ya que esta aproximación no requiere de la utilización del virus SARS-CoV-2 completo, permite trabajar en condiciones de menor nivel de seguridad biológica. Debido a su alta atenuación, ya demostrada con vacunas desarrolladas previamente con éxito contra la viruela, la vacuna MVA-COVID-19 sería segura y se podría administrar a todo tipo de población, incluyendo personas con inmunodeficiencias.

Cribado masivo de compuestos antivirales contra el SARS-CoV-2

Investigadores principales: Pablo Gastaminza, Urtzi Garaigorta

Plataforma para el cribado masivo (screening) de compuestos antivirales, mediante dos fases, una que se desarrolla en laboratorio P2 con un modelo de coronavirus del catarro común y otra que se realiza en laboratorio P3 donde los compuestos seleccionados se evalúan contra SARS-CoV2. Se estudian fármacos de reposicionamiento que ya se están utilizando en clínica y que por lo tanto supondrían una manera rápida de encontrar tratamientos eficaces en humanos y también librerías de compuestos, en colaboración con otros proyectos liderados por grupos CSIC, para identificar nuevos compuestos y analizar su mecanismo de acción antiviral. En colaboración con otros proyectos liderados por grupos CSIC se está llevando a cabo el cribado de diferentes colecciones de moléculas que está permitiendo abordar tanto el reposicionamiento de compuestos de uso clínico como la exploración de nuevos compuestos antivirales.

Validación preclínica de agentes terapéuticos contra el SARS-CoV-2

Investigadores principales: Luis Enjuanes, Isabel Sola, Sonia Zuñiga, Leonor Kremer

Este grupo de investigación dispone de diferentes modelos in vitro e in vivo para el estudio de la patogénesis de coronavirus humanos y está finalizando el desarrollo de modelos específicos para el SARS-CoV-2. Estos modelos se utilizarán para la validación preclínica de compuestos terapéuticos contra el SARS-CoV-2, incluyendo desarrollos propios y proyectos en colaboración con la industria farmacéutica española para el reposicionamiento de fármacos y estrategias de inmunoterapia.

Modelos computacionales para el diseño de intervenciones terapéuticas contra el SARS-CoV-2

Investigadores principales: José Ramón Valverde, Luis Enjuanes, J. Manuel Honrubia

Esta línea de actuación aplica métodos computacionales a varios aspectos claves en la investigación sobre el SARS-CoV-2, incluyendo la modelización de mecanismos por los que el virus podría desencadenar los diferentes síntomas de COVID-19, el análisis de la interacción de anticuerpos con el SARS-CoV-2 para el diseño de anticuerpos neutralizantes, así como estudios in silico de la dinámica de interacción entre proteínas de superficie del virus y su receptor con el propósito de generar un modelo de ratón humanizado para estudios pre-clínicos.

Desarrollo de anticuerpos pequeños (nanobodies) frente al SARS-CoV-2

Investigadores principales: Luis Ángel Fernández, José María Casasnovas, Víctor de Lorenzo

El objetivo de esta línea de actuación es la obtención de anticuerpos neutralizantes frente a SARS-CoV-2, utilizando la tecnología de generación de anticuerpos de dominio simple con una región VH humana y un dominio VHH de camélido (nanobodies) en bacterias, partiendo de librerías de nanobodies disponibles, librerías que se están generando mediante inmunización de dromedarios con antígenos del SARS-CoV-2, colecciones de anticuerpos humanos, o mediante síntesis y mutagénesis de anticuerpos neutralizantes.

Nanopartículas supresoras con tropismo a pulmón para frenar la tormenta de citoquinas causante de la inmunopatología pulmonar y la replicación viral.

Investigador principal: Domingo F. Barber

Diseño de nanopartículas que puedan usarse para reducir la inflamación que se produce, especialmente en los pulmones, al infectarse con SARS-CoV-2. El proyecto permitirá entender como interfieren en la reproducción del virus las nanopartículas de óxido de hierro (NPOH), las cuales normalmente se usan en resonancias magnética o para el tratamiento de anemias (FeraSpin™y Feraheme), así como diseñar NPOH que puedan emplearse para reducir la inflamación pulmonar generada en algunos casos de infección por SARS2. Estas nanopartículas podrían también se utilizadas para mitigar la inflamación causada por un alto número de enfermedades inflamatorias.

Destrucción del genoma ARN del coronavirus mediante CRIPR-Cas13d.

Investigadora principal: Dolores Rodríguez

Este proyecto plantea usar una nueva variante de las herramientas CRISPR de edición genética, la proteína Cas13d, con actividad RNAsa específica dirigida por una guía de RNA, para destruir el genoma RNA del coronavirus dentro de las células. La no toxicidad y eficiencia de los reactivos CRISPR se validará in vivo en embriones de pez cebra. La eficacia del proyecto se explorará con ayuda de dos virus relacionados con el coronavirus que permiten trabajar en condiciones BSL2, antes de adaptar el proyecto para el coronavirus SARS-CoV-2.

Ensayos para la identificación de individuos seropositivos para COVID-19 mediante antígenos recombinantes producidos en diferentes sistemas de expresión (bacterias, células de insecto y mamífero).

Investigadores principales: Francisco Rodríguez, Hugh Reyburn, José María Casasnovas, Mar Valés, José Miguel Rodríguez Frade

Gracias a la colaboración entre varios grupos de investigación, ha sido posible poner a punto la producción de distintas proteínas del SARS-CoV-2 y su incorporación a test de diagnóstico de seropositividad. La capacidad de estos antígenos para detectar la presencia de anticuerpos frente a SARS-CoV-2 en sueros de pacientes convalecientes abre el camino hacia el desarrollo de pruebas diagnósticas para identificar diferentes estadíos de inmunidad en personas infectadas por SARS-CoV-2, herramienta clave para estudios epidemiológicos, detectar la presencia de anticuerpos neutralizantes o hacer seguimiento temporal de la inmunidad de los pacientes. Aspectos muy importantes en los procesos de desescalada y vuelta a la rutina.

Caracterización de la respuesta inmunológica al virus SARS-COV-2 para el control de la fase epidémica

Investigadores principales: Margarita del Val (CBMSO) e Isabel Mérida

A corto plazo este proyecto determinará el porcentaje de una población homogénea, en concreto niños de entre 5-16 años que estarán inmunizados frente al coronavirus, lo que permitirá estimar la vulnerabilidad de la población española a una nueva oleada de la infección COVID-19. A medio plazo se conocerá la capacidad que tiene el virus SARS-CoV2 para producir la enfermedad COVID-19 en la población y las patologías que tiene asociadas. Y, en función de esto, guiar terapias para su tratamiento y el desarrollo de vacunas.

Predicción de la dinámica epidémica de COVID-19

Investigadores principales: Susanna Manrubia, Saúl Ares

El enfoque de este proyecto es el desarrollo de herramientas que permitan gestionar, mediante modelos predictivos, las medidas de distanciamiento social adecuadas para contener o prevenir la expansión del COVID-19. La primera fase del proyecto se centra en el análisis de datos de evolución de la pandemia en España y en la elaboración de modelos predictivos y consensuados. En una segunda fase, se abordará el perfeccionamiento de modelos predictivos y de informes de potencial utilidad ante una próxima pandemia y el estudio de modelos explicativos.

Desarrollo y validación experimental de sistemas de esterilización y descontaminación para la inactivación del SARS-CoV-2

Investigador principal: Fernando Usera

El laboratorio de nivel de contención biológica 3 (NCB-3) es la infraestructura clave del CNB para la realización de experimentos con el SARS-CoV-2. Además, el laboratorio participa en una serie de estudios en colaboración con entidades públicas y empresas que pretenden desarrollar y validar métodos de esterilización y descontaminación para la inactivación del SARS-CoV-2 en diferentes ambientes y superficies contaminadas.

Proteómica del SARS-CoV-2

Investigadores principales: Fernando Corrales, Alberto Paradela

El laboratorio de Proteómica del CNB participa en varios proyectos colaborativos que estudian la interacción del SARS-CoV-2 con el hospedador y la respuesta inmunológica de pacientes de COVID-19 para identificar epítopos virales y perfiles de anticuerpos que permitan elaborar estrategias de vacunación, estratificación, e identificación de individuos protegidos, proporcionando la base de nuevas estrategias de diagnóstico, terapia y vacunación, necesarias para controlar la presente y futuras pandemias. Corto plazo: Desarrollo de moléculas terapéuticas facilitando métodos de control de calidad. Medio: Definir la respuesta inmune humoral de pacientes con COVID-19 (respuesta protectora de nuestro cuerpo frente a partículas extracelulares del virus). Diagnóstico y estratificación de pacientes. Largo: Definir mecanismos asociados al proceso de la infección. Nuevas vías diagnóstico y/o terapia. Forma parte de la iniciativa internacional COVID19 Mass Spectrometry Community.

Biología estructural del SARS-CoV-2

Investigadores principales: José María Valpuesta, José Ruiz Castón, Jaime Martín Benito, Carmen San Martín, Mark van Raaij

Con el objetivo de guiar el diseño de anticuerpos, compuestos antivirales y otras herramientas moleculares para combatir el COVID-19, se están utilizando técnicas de cristalografía de rayos X, criomicroscopía electrónica y criomicroscopía correlativa, para conocer la estructura del virus, de sus componentes y del proceso de infección. Asimismo, se está trabajando en el diseño de pseudopartículas virales quiméricas de regiones antigénicas de SARS-CoV-2 para validar su potencial de generar una respuesta protectora frente al SARS-CoV-2.

Estudios estructurales de la proteína S

José María Carazo, Carlos Óscar Sánchez-Sorzano

Este proyecto forma parte de una colaboración internacional con el objetivo de determinar la estructura de la glicoproteina S (spike) a alta resolución mediante criomicroscopía electrónica. Los resultados ayudarán a comprender mejor las particularidades de la interacción del SARS-CoV-2 con su receptor lo cual podría explicar su mayor capacidad infectiva. Además, se analizarán imágenes de complejos de spike con anticuerpos humanos neutralizantes, procedentes de pacientes que hayan superado la enfermedad, aportando información relevante para el diseño de estrategias terapéuticas.

Nodo de información sobre estructura-función del SARS-CoV-2

José María Carazo, Carlos Óscar Sánchez-Sorzano

El objetivo de este proyecto es integrar y hacer disponible a la comunidad científica en el plazo más corto posible toda la información estructural y biomédica que se está generando en el mundo en torno al SARS-CoV-2. En coordinación con el Instituto Nacional de Bioinformática y las infraestructuras europeas Instruct, ELIXIR y EOSC, se está construyendo un potente nodo de información interactivo en web llamado 3DBionotes con la visión de ser desplegado en un futuro portal COVID19 de la iniciativa European Open Science Cloud (EOSC).

Proyecto de divulgación "Ciencia y Responsabilidad frente a la covid-19", dirigido por Susanna Manrubia y financiado por el programa Cuenta la Ciencia de la Fundación General CSIC ha desarrollado nuevos formatos de difusión de la investigación del CNB como son los comics, y la elaboración un vídeo resumen de los logros del CNBen este tiempo

Debido al interés social de la pandemia causada por el SARS-Co2, el CSIC y el CNB están recibiendo donaciones de instituciones y particulares. Desde aquí mostramos nuestro agradecimiento tanto a las empresas como a los particulares anónimos por su implicación en nuestra investigación.