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Oct 24, 2023

Detección de anticuerpos neutralizantes para COVID

Por Anne Trafton, Instituto Tecnológico de Massachusetts 6 de junio de 2023 Químicos del MIT

Por Anne Trafton, Instituto de Tecnología de Massachusetts 6 de junio de 2023

Los químicos del MIT han ideado una nueva forma de identificar anticuerpos neutralizantes, representados aquí en azul claro, contra el SARS-CoV-2 en una muestra de sangre. Crédito: iStock

The method could enable a rapid test to determine whether individuals are producing antibodies that help protect against COVID-19First identified in 2019 in Wuhan, China, COVID-19, or Coronavirus disease 2019, (which was originally called "2019 novel coronavirus" or 2019-nCoV) is an infectious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). It has spread globally, resulting in the 2019–22 coronavirus pandemic." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">COVID-19.

MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MIT scientists have developed a novel technique that uses lectin displacement to detect neutralizing antibodies against viruses like SARS-CoV-2Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the official name of the virus strain that causes coronavirus disease (COVID-19). Previous to this name being adopted, it was commonly referred to as the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV), the Wuhan coronavirus, or the Wuhan virus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">SARS-CoV-2, offering a way to assess vaccine effectiveness and potential protection against virusA virus is a tiny infectious agent that is not considered a living organism. It consists of genetic material, either DNA or RNA, that is surrounded by a protein coat called a capsid. Some viruses also have an outer envelope made up of lipids that surrounds the capsid. Viruses can infect a wide range of organisms, including humans, animals, plants, and even bacteria. They rely on host cells to replicate and multiply, hijacking the cell's machinery to make copies of themselves. This process can cause damage to the host cell and lead to various diseases, ranging from mild to severe. Common viral infections include the flu, colds, HIV, and COVID-19. Vaccines and antiviral medications can help prevent and treat viral infections." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> variantes de virus Han solicitado una patente para esta tecnología.

Los anticuerpos que pueden desarmar un virus, conocidos como anticuerpos neutralizantes, son clave para la capacidad del cuerpo para combatir infecciones. Los químicos del MIT han ideado una nueva forma de identificar estos anticuerpos neutralizantes en una muestra de sangre, analizando cómo los anticuerpos interactúan con las moléculas de azúcar que se encuentran en la superficie de una proteína viral.

La nueva prueba podría ayudar a revelar si alguien tiene anticuerpos neutralizantes contra virus como el SARS-CoV-2, el virus en el que se centraron los investigadores en su estudio. Los anticuerpos neutralizantes, que pueden generarse por vacunación o una infección previa, ofrecen protección contra futuras infecciones.

"Este tipo de ensayo podría usarse para verificar si los pacientes están realmente protegidos por las vacunas o no", dice Laura Kiessling, profesora de química de Novartis en el MIT y autora principal del artículo. "Si alguien está en alto riesgo, sería realmente bueno poder determinar rápidamente si tiene anticuerpos neutralizantes".

Esta técnica, que utiliza equipos generales que ya se encuentran en muchos laboratorios de bioquímica, también podría ayudar a los investigadores a determinar qué tan bien podrían proteger las vacunas actuales contra las variantes emergentes del SARS-CoV-2, dice Kiessling.

El ex postdoctorado del MIT Michael Wuo y la científica investigadora del MIT Amanda Dugan son los autores principales del artículo, que se publicó el 10 de mayo en la revista de acceso abierto ACS Central Science.

La mayoría de las vacunas para el SARS-CoV-2 se dirigen a la proteína de punta del virus, que el virus usa para ingresar a las células huésped a través del receptor ACE2. Como la mayoría de las proteínas que se encuentran en las envolturas virales, la proteína espiga está fuertemente recubierta de cadenas de azúcar que cuelgan de la proteína.

Kiessling, cuyo laboratorio estudia cómo las proteínas interactúan con los carbohidratos que se encuentran en las superficies celulares, se preguntó si sería posible crear una "huella digital" de diferentes anticuerpos, en función de cómo interactúan con las moléculas de azúcar que se encuentran en una proteína viral como el SARS- Proteína de pico CoV-2.

"Para saber si un anticuerpo se está neutralizando o no, por lo general hay que hacer una serie de ensayos relativamente difíciles", dice Kiessling. "Tienes que probar si el anticuerpo bloquea o no que el virus infecte las células. Pensamos que si podíamos desarrollar esta huella digital, entonces podríamos identificar los anticuerpos neutralizantes mucho más rápidamente".

Para hacer eso, los investigadores crearon un panel de lectinas disponibles comercialmente (proteínas que se unen a los carbohidratos), tomadas de una variedad de organismos, en su mayoría plantas y bacterias. Las lectinas, que normalmente participan en funciones como las interacciones entre células y las respuestas inmunitarias, se unen a la molécula de azúcar al final de la cadena de azúcar cuando cuelga de una proteína.

Cuando los investigadores exponen la proteína espiga del SARS-CoV-2 a estas lectinas, cada lectina se une a un subconjunto particular de moléculas de azúcar que se encuentran en la proteína. Luego, los investigadores agregan suero que contiene anticuerpos contra el SARS-CoV-2. Si los anticuerpos tienen una alta afinidad por la proteína espiga, empujan a las lectinas que ya están allí fuera del camino.

Cada anticuerpo desplaza un conjunto diferente de lectinas, según su especificidad de unión, y este desplazamiento se puede medir mediante una prueba de laboratorio conocida como ensayo de lectinas ligadas a enzimas (ELLA). Al analizar si cada anticuerpo desplazó a 28 lectinas diferentes unidas a la proteína espiga, los investigadores pudieron identificar patrones de desplazamiento de lectinas, creando una "huella digital" distintiva para cada anticuerpo.

Los investigadores identificaron primero las huellas dactilares de los anticuerpos que ya se sabía que eran neutralizantes o no neutralizantes. Luego, analizaron muestras de sangre de pacientes y pudieron determinar si los anticuerpos de esas muestras eran neutralizantes o no, comparándolos con las huellas dactilares producidas por los anticuerpos neutralizantes conocidos.

"Al observar los diferentes patrones, pudimos ver que los anticuerpos neutralizantes caían en una categoría diferente a la de los anticuerpos no neutralizantes", dice Kiessling.

Using this analysis, the researchers were also able to categorize antibodies based on whether they came from people who received the Moderna COVID-19 vaccine or the Pfizer COVID-19 vaccine, each of which targets slightly different viral RNARibonucleic acid (RNA) is a polymeric molecule similar to DNA that is essential in various biological roles in coding, decoding, regulation and expression of genes. Both are nucleic acids, but unlike DNA, RNA is single-stranded. An RNA strand has a backbone made of alternating sugar (ribose) and phosphate groups. Attached to each sugar is one of four bases—adenine (A), uracil (U), cytosine (C), or guanine (G). Different types of RNA exist in the cell: messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), and transfer RNA (tRNA)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">secuencias de ARN.

Los investigadores solicitaron una patente sobre la tecnología, que esperan que pueda desarrollarse para realizar pruebas rápidas en el consultorio de un médico para determinar el perfil de anticuerpos de pacientes individuales.

Esta técnica podría adaptarse potencialmente para identificar anticuerpos neutralizantes contra nuevas variantes del SARS-CoV-2 u otros virus que causan enfermedades, dice Kiessling. Ahora que los investigadores tienen un panel de lectinas que se pueden usar para la prueba, simplemente tendrían que volver a ejecutar el análisis con anticuerpos que se sabe que son neutralizantes y no neutralizantes, para que puedan determinar la huella digital correcta para esos anticuerpos. .

"Podríamos usar el mismo panel de lectinas para todas las variantes preocupantes del SARS-CoV-2", dice Kiessling. "Puede ser útil para cualquier virus nuevo que surja, siempre que tenga una envoltura viral".

Referencia: "Las huellas dactilares de lectina distinguen la neutralización de anticuerpos en el SARS-CoV-2" por Michael G. Wuo, Amanda E. Dugan, Melanie Halim, Blake M. Hauser, Jared Feldman, Timothy M. Caradonna, Shuting Zhang, Lauren E. Pepi, Caroline Atyeo, Stephanie Fischinger, Galit Alter, Wilfredo F. Garcia-Beltran, Parastoo Azadi, Deb Hung, Aaron G. Schmidt y Laura L. Kiessling, 10 de mayo de 2023, ACS Central Science.DOI: 10.1021/acscentsci.2c01471

Otros autores del artículo incluyen a Melanie Halim, Blake Hauser, Jared Feldman, Timothy Caradonna, Shuting Zhang, Lauren Pepi, Caroline Atyeo, Stephanie Fischinger, Galit Alter, Wilfredo Garcia-Beltran, Parastoo Azadi, Deb Hung y Aaron Schmidt.

La investigación fue financiada por el Instituto Nacional del Cáncer, el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, el Centro de Informática del Microbioma del MIT, el Consorcio de Preparación para la Patogénesis de Massachusetts, el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales y GlycoMIP, una Fundación Nacional de Ciencias para la Innovación de Materiales. Plataforma.