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 muy 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 aparece hoy en la revista de acceso abierto ACS Central Science.

¿Neutralizar o no?

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, 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.

Perfiles de anticuerpos

Con este análisis, los investigadores también pudieron categorizar los anticuerpos en función de si provenían de personas que recibieron la vacuna Moderna Covid-19 o la vacuna Pfizer Covid-19, cada una de las cuales se dirige a secuencias de ARN viral ligeramente diferentes.

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”.

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.

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