Mapeo de la reactividad de anticuerpos en pacientes con COVID-19 mediante el uso de micromatrices de proteínas de múltiples coronavirus


En un estudio emocionante y de vanguardia actualmente disponible en el medRxiv* servidor de preimpresión, investigadores estadounidenses crearon una micromatriz de proteínas de múltiples coronavirus que contiene proteínas de longitud completa, bibliotecas de péptidos y fragmentos de proteínas superpuestos del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), así como otros cuatro humanos coronavirus. Demostraron que esta tecnología podría usarse para mapear la reactividad de anticuerpos en pacientes con enfermedad por coronavirus (COVID-19).

Estudio: mapeo de los epítopos del anticuerpo SARS-CoV-2 en pacientes con COVID-19 con un microarray de proteínas de múltiples coronavirus.  Haber de imagen: Corona Borealis Studio / Shutterstock

Estudios anteriores han demostrado que los pacientes con COVID-19 se seroconvierten rápidamente a SARS-CoV-2, lo que significa que producen anticuerpos de inmunoglobulina IgA, IgG e IgM dirigidos contra varias proteínas virales. No obstante, no está completamente claro si todas las respuestas de anticuerpos son beneficiosas para nosotros o si algunas pueden conducir a un curso menos favorable de la enfermedad.

Además, se ha informado de un aumento de la infección por anticuerpos en la literatura médica para el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus (SARS-CoV), que es un agente causante de la epidemia de SARS original y está estrechamente relacionado con el SARS-CoV-2.

No hace falta decir que el refinamiento de los enfoques de diagnóstico, terapéuticos y de vacunación contra COVID-19 se beneficiaría enormemente de una comprensión clara y completa de todos los correlatos de la respuesta inmune a la infección por SARS-CoV-2.

En consecuencia, los expertos de Antigen Discovery Incorporated, la Universidad de California, los CDC y la Clínica Mayo en los EE. UU. Crearon y utilizaron una micromatriz de proteínas de múltiples coronavirus que contiene más de mil proteínas, fragmentos de proteínas y péptidos de coronavirus completos, para mapear IgM, Sueros de pacientes con epítopos de anticuerpos IgG e IgA COVID-19.

Reactividad del anticuerpo de control sano y del paciente COVID-19 con las proteínas purificadas del SARS-CoV-2 y del SARS-CoV.  El gráfico de violín dividido muestra la distribución de intensidad de la señal de fluorescencia transformada en log2 de los anticuerpos unidos a cada proteína purificada en la micromatriz de proteínas de múltiples coronavirus.  Dentro de cada medio violín hay tres líneas que representan el rango intercuartílico y la mediana.  Por encima de cada violín dividido está el valor p de la suma de rango de Wilcoxon, de color azul para valores p significativos por debajo de 0,05.  Los tres paneles están divididos por isotipo (IgG, superior; IgA, medio; IgM, inferior).  Las líneas horizontales discontinuas rojas se trazan en la mediana de todas las intensidades de señal contra proteínas purificadas (n = 14) y péptidos (n = 587) más 1.0, es decir, el doble de la mediana global; este umbral sirve como punto de referencia, pero no necesariamente un corte de seropositividad para cada proteína.

Reactividad del anticuerpo de control sano y del paciente COVID-19 con las proteínas purificadas del SARS-CoV-2 y del SARS-CoV. El gráfico de violín dividido muestra la distribución de intensidad de la señal de fluorescencia transformada en log2 de los anticuerpos unidos a cada proteína purificada en la micromatriz de proteínas de múltiples coronavirus. Dentro de cada medio violín hay tres líneas que representan el rango intercuartílico y la mediana. Por encima de cada violín dividido está el valor p de la suma de rango de Wilcoxon, de color azul para valores p significativos por debajo de 0,05. Los tres paneles están divididos por isotipo (IgG, superior; IgA, medio; IgM, inferior). Las líneas horizontales discontinuas rojas se trazan en la mediana de todas las intensidades de señal contra proteínas purificadas (n = 14) y péptidos (n = 587) más 1.0, es decir, el doble de la mediana global; este umbral sirve como punto de referencia, pero no necesariamente un corte de seropositividad para cada proteína.

Bacterias y líneas celulares como productoras de proteínas.

El enfoque del estudio localizó la reactividad de anticuerpos de los pacientes con COVID-19 dentro de las proteínas del SARS-CoV-2 y permitió a los investigadores mapear las regiones antigénicas unidas. Además, el grupo de estudio pudo medir la reactividad de anticuerpos tanto de pacientes con COVID-19 como de individuos sanos con coronavirus humanos estacionales y con los dos coronavirus epidémicos anteriores.

Todas las proteínas de coronavirus que se utilizaron en este estudio se produjeron en la especie bacteriana Escherichia coli – excepto las glucoproteínas de pico del SARS-CoV y el SARS-CoV-2, que se fabricaron en células de insectos Sf9, y el dominio de unión al receptor del SARS-CoV-2, que se produjo en células 293 de riñón embrionario humano.

Además, la mayoría de las muestras utilizadas en este estudio se obtuvieron de pacientes que no fueron hospitalizados, y la sangre se extrajo entre 26 y 60 días después del inicio de los síntomas. Se recolectaron controles negativos antes de la pandemia de COVID-19, es decir, en el otoño de 2019.

Se utilizó un ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) validado para analizar muestras contra el ectodominio estabilizado previo a la fusión de SARS-CoV-2 proteína de pico, y también se llevaron a cabo ensayos de microneutralización de SARS-CoV-2 siguiendo las precauciones de bioseguridad de nivel 3.

Los correlatos de la reactividad cruzada

Después de estudiar veinte pacientes con COVID-19, los investigadores encontraron las respuestas de anticuerpos más robustas dirigidas hacia las proteínas del SARS-CoV-2 dirigidas a las proteínas nucleocápsida (N) y S2 para todos los isotipos de anticuerpos, similar a otros estudios en el campo.

También se detectaron respuestas de anticuerpos a M, S1 y proteínas accesorias 3a y 7a. Asimismo, los científicos pudieron localizar regiones de cada una de estas proteínas del SARS-CoV-2 a las que se unían los anticuerpos mediante el análisis de la reactividad del anticuerpo con fragmentos de proteínas superpuestos de tres longitudes diferentes: 100, 50 y 30 aminoácidos.

“Nuestros resultados fueron internamente consistentes en que las proteínas reactivas tenían más fragmentos reactivos que las proteínas no reactivas y los fragmentos reactivos de 100 aminoácidos contenían fragmentos reactivos de 50 aminoácidos y, a veces, también contenían fragmentos reactivos de 30 aminoácidos”, dicen los autores del estudio.

Las proteínas múltiples de SARS-CoV, MERS-CoV y los coronavirus estacionales HCoV-NL63 y HCoV-OC43 también fueron más reactivas con IgM, IgG e IgA en los sueros de pacientes con COVID-19 en comparación con los sueros de control no expuestos, lo que da mayor credibilidad al potencial reactividad cruzada inmunológica entre estos virus.

Biomarcadores útiles de infección y protección.

En resumen, este tipo de matriz de proteínas de múltiples coronavirus representa una herramienta que puede ayudar a la comunidad científica a mejorar la comprensión de la respuesta inmune al SARS-CoV-2 y otros coronavirus.

“Con estos dos primeros conjuntos de sueros convalecientes proporcionados por la Clínica Mayo y los CDC, hemos demostrado que los sujetos sin tratamiento previo con SARS-CoV-2 tienen anticuerpos de reacción cruzada claramente medibles contra las proteínas N y S2 completas y que esta reactividad se limita a epítopos específicos “, explican los investigadores en este medRxiv papel.

Lo importante es que hay epítopos más específicos del SARS-CoV-2 que podrían considerarse biomarcadores útiles de infección. Por otro lado, la infección por SARS-CoV-2 puede dar lugar a anticuerpos que se unen a la nucleocápside y proteínas S2 de otros coronavirus, incluidos HCoV-NL63, HCoV-OC43, SARS-CoV y MERS-CoV.

Finalmente, si se encuentra que los niveles altos de anticuerpos desarrollados para epítopos específicos son particularmente protectores, se necesita más investigación para permitir el uso de esta matriz para la detección plasma convaleciente con potencial terapéutico, así como sueros de receptores de vacunas como medida temprana de eficacia.

*Noticia importante

medRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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