Nueva prueba serológica podría buscar desencadenantes virales de enfermedades

PepSeq, una tecnología desarrollada por un equipo de investigación que incluyó a Jason Ladner, profesor asistente en la Universidad del Norte de Arizona (Flagstaff, AZ, EUA), permite a los científicos probar la unión de anticuerpos contra cientos de miles de objetivos proteicos a la vez, en lugar de probar cada uno a la vez. Cuando intentamos rastrear un virus contagioso, como el coronavirus, y descubrir cómo responder a él, obtener respuestas rápidamente puede ser la respuesta entre la vida y la muerte. Los investigadores han presentado un protocolo que describe el enfoque novedoso para realizar pruebas de serología altamente multiplexadas y detalla el enfoque del equipo para diseñar y sintetizar bibliotecas PepSeq personalizadas, así como también cómo usar estas bibliotecas para realizar pruebas e interpretar los datos.

Los investigadores esperan proporcionar una hoja de ruta para que los científicos de todo el mundo utilicen el protocolo en su propia investigación, acercándonos a las respuestas sobre algunas de las principales enfermedades infecciosas. Es un importante paso adelante ya que las preocupaciones sobre el bioterrorismo, las enfermedades zoonóticas y la próxima pandemia nunca están lejos. Comprender estos patógenos ayudará a los científicos a desarrollar vacunas y rastrear su movimiento y evolución. En su forma más básica, el protocolo permite a los científicos probar cómo las proteínas objetivo o antígenos, se unen a cientos de miles de anticuerpos a la vez. Los antígenos, que son partes de un patógeno, como un virus o una bacteria, son los objetivos de los anticuerpos en la sangre del huésped. Se producen nuevos anticuerpos en respuesta a cada nueva infección, que son altamente específicos para antígenos particulares y pueden persistir durante meses o incluso años. Por lo tanto, los anticuerpos ayudan a proteger de futuras infecciones con patógenos similares, pero también proporcionan un registro de exposiciones pasadas.

Entonces, una de las grandes preguntas en el aspecto médico es qué anticuerpos protegen contra la infección. Aquí es donde la humanidad se encontró en 2020, sin saber cuáles eran los anticuerpos correctos que el cuerpo necesitaba desarrollar para responder a la COVID-19. Esa información era necesaria para crear una vacuna eficaz y, en el futuro, podría ayudar a desarrollar enfoques de vacunación que protegerían ampliamente contra coronavirus como el SARS-CoV-2, incluidos aquellos que aún tenemos que identificar.

PepSeq contribuye a este proceso de dos maneras clave. Primero, permite a los científicos evaluar simultáneamente la unión de anticuerpos a través de una gran cantidad de antígenos diferentes. Debido a que los anticuerpos son evidencia de infecciones pasadas de un huésped, saber qué anticuerpos tiene una persona puede ofrecer pistas sobre a qué patógenos ha estado expuesta en el pasado. Este ensayo permite a los investigadores explorar ampliamente el historial de exposición mediante pruebas de infecciones pasadas por todos los virus que se sabe que infectan a los humanos. En segundo lugar, los antígenos utilizados en PepSeq son péptidos cortos, lo que significa que normalmente no tienen más de 64 aminoácidos de longitud. Eso significa que cada vez que un anticuerpo se une a un antígeno PepSeq, la señal es específica de una región de proteína en particular, lo que permite al equipo de investigación diseccionar la respuesta del anticuerpo en detalle. Ayuda a determinar qué partes de un patógeno son el objetivo más común de los anticuerpos y qué anticuerpos son específicos de patógenos particulares, como el nuevo coronavirus que causa la COVID-19, y cuáles reconocen de forma cruzada, y potencialmente brindan protección cruzada contra, patógenos estrechamente relacionados, como los coronavirus que pueden causar el resfriado común. El tercer factor clave que domina cada ensayo: PepSeq permite que estas pruebas se realicen rápidamente y con un volumen de muestra mucho más pequeño que otros ensayos, algo crucial porque a menudo estas muestras son valiosas y escasean.

Este estudio proporciona la información necesaria para que cualquier investigador utilice PepSeq. También proporciona la justificación de las decisiones que tomaron en el proceso para que otros puedan aprovechar la tecnología. Tan innovador como es este protocolo, los investigadores apuntan a que otros innoven aún más. El equipo de Ladner lidera el desarrollo de protocolos bioinformáticos y paquetes de software personalizados que crearán las bibliotecas PepSeq y permitirán la interpretación de los datos recopilados a través del protocolo. Ladner también está refinando un protocolo para nuevos tipos de muestras, que incluyen saliva humana, orina y mosquitos alimentados con sangre. También está utilizando PepSeq para comprender mejor la distribución y la ecología de los virus que afectan a otros animales pero no a los humanos (todavía). Esto permitirá a su equipo explorar la reactividad de los anticuerpos en otros animales, como los murciélagos, lo que demostrará qué tipos de virus infectan comúnmente a estas especies reservorio. Aunque la mayor parte de esta investigación está dirigida a preguntas en la parte de investigación del proceso, debería sentar las bases que conduzcan a una respuesta más efectiva durante futuros brotes, así como vacunas y tratamientos terapéuticos para enfermedades virales.

“Las pruebas serológicas son importantes para diagnosticar muchas infecciones humanas y animales”, dijo Ladner. “Sin embargo, las pruebas tradicionales a menudo carecen de sensibilidad y/o especificidad. Nuestro enfoque puede ayudar a identificar qué proteínas estimulan más comúnmente una respuesta de anticuerpos durante la infección y qué epítopos son específicos para el patógeno de interés, en lugar de tener una reacción cruzada entre patógenos relacionados".

“Esto puede ayudarnos a comprender mejor la epidemiología de las enfermedades infecciosas y también nos empodera en nuestra búsqueda de posibles desencadenantes virales de enfermedades no infecciosas como la diabetes y la enfermedad celíaca”, agregó Ladner.

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Universidad del Norte de Arizona