Células B CRISPRed producen anticuerpos contra virus difíciles de tratar
ARRIBA: © ISTOCK.COM, CHRISTOPH BURGSTEDT
Las vacunas previenen millones de muertes al año y han llevado a algunas enfermedades al borde de la existencia. Sin embargo, se ha demostrado que es muy difícil, si no imposible, desarrollar vacunas eficaces contra una serie de virus.
A pesar de décadas de investigación, no existe una vacuna aprobada que ofrezca protección a largo plazo contra la influenza, Epstein -Virus de Barr (EBV), o virus respiratorio sincitial (RSV), un patógeno generalizado que causa infecciones del tracto respiratorio. Para el RSV, por ejemplo, los bebés de alto riesgo reciben inyecciones mensuales de anticuerpos producidos sintéticamente para protegerlos a corto plazo.
En los últimos años, varios grupos de investigadores han explorado un enfoque diferente: tomar la las propias células B generadoras de anticuerpos del sistema inmunitario y usar CRISPR para diseñarlas para que expresen anticuerpos contra estos virus difíciles de tratar, a granel y bajo demanda en caso de una infección.
El último grupo en hacerlo ha modificado con éxito células B humanas y de ratón para que expresen anticuerpos…
Es un estudio muy bien hecho, dice Branden Moriarity, ingeniero de genoma de la Universidad de Minnesota, que no participó en la nueva investigación. Es un concepto en el que la gente ha pensado durante mucho tiempo.
Para modificar las células, Justin Taylor, inmunólogo del Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson, y su equipo recurrieron a anticuerpos que habían demostrado su eficacia contra cada de los cuatro virus en investigaciones anteriores. Utilizaron una estrategia CRISPR de rutina para insertar el ADN que codifica el anticuerpo en un pequeño corte realizado en los genes del anticuerpo de las células B humanas primarias.
Los investigadores diseñaron la inserción de manera que la expresión del nuevo anticuerpo la proteína estaría regulada por el propio promotor de las células, lo que permitiría que las células la produzcan como lo harían normalmente cuando son activadas por antígenos virales, por ejemplo. Luego diferenciaron la mayor cantidad posible de células en células B plasmáticas secretoras de anticuerpos, que expresan los anticuerpos en sus superficies celulares y los secretan.
Una vez que los investigadores confirmaron que una parte razonable de las células B modificadas en realidad expresaron los nuevos anticuerpos, investigaron si las células podrían proteger contra la infección viral en ratones. Repitieron el proceso para las células B murinas, convenciéndolas para que expresaran anticuerpos dirigidos contra el RSV, infundieron una población de células modificadas con éxito en roedores normales y esperaron.
Los ratones inmunodeficientes fueron capaces de prevenir la infección por RSV hasta 82 días después de recibir las células B diseñadas.
Seis días después, aparecieron anticuerpos específicos contra RSV en su suero, mientras que no apareció ninguno en los ratones de control. Luego, algunos de los animales recibieron una dosis intranasal de RSV, que las células B modificadas lograron evitar. Después de cinco días, los científicos apenas pudieron detectar ninguna concentración de RSV en los pulmones de ratones que tenían las células B modificadas genéticamente en la sangre, mientras que descubrieron altas concentraciones del virus en roedores de control que no habían recibido las células.
Taylor dice que cree que las células B modificadas serían útiles para los pacientes que se han sometido a trasplantes de células madre hematopoyéticas. Por lo general, toman inmunosupresores y son muy vulnerables a las infecciones virales. La infección por RSV en estos pacientes se puede prevenir con anticuerpos producidos sintéticamente como palivizumab, pero estos deben inyectarse regularmente. Las células B diseñadas, por otro lado, teóricamente solo se infundirían una vez.
Para investigar si las células B modificadas podrían ofrecer protección en tal situación, el equipo recurrió a ratones mutantes que carecen de células T y B. Después de infundir las células en los roedores, descubrieron que, sorprendentemente, los anticuerpos específicos del RSV parecían permanecer en la sangre mucho más tiempo en estos ratones en comparación con los animales de tipo salvaje. De hecho, los ratones inmunodeficientes fueron capaces de prevenir la infección por RSV hasta 82 días después de recibir las células B modificadas. El motivo es algo que debemos explorar un poco más, explica Taylor, quien recibió fondos a través de un acuerdo de investigación patrocinado por Vir Biotechnology, con sede en California, para la investigación, así como de la Fundación Hartwell, una organización sin fines de lucro financiada por un donante anónimo. .
En general, el enfoque de los equipos de Taylor es similar al adoptado por otros estudios recientes, como uno en eLife y otro en el Journal of Experimental Medicine , los cuales emplearon CRISPR para crear células B que expresan anticuerpos neutralizantes del VIH. Pero difiere en la forma en que los investigadores han abordado algunas de las dificultades clave en la ingeniería de genes de anticuerpos.
Es complicado: por un lado, los anticuerpos se sintetizan a partir de dos genes, uno para la cadena pesada y otro para la cadena ligera. Una vez que se traducen por separado en proteínas, se fusionan para formar el anticuerpo final. Un desafío con la edición de estos genes es que, a veces, puede ocurrir un emparejamiento incorrecto, lo que da como resultado anticuerpos híbridos que consisten en cadenas pesadas modificadas emparejadas con las propias cadenas ligeras de las células B. En algunos casos, estos podrían causar reacciones autoinmunes. El riesgo de esto es bajo. . . pero con unos pocos millones de cadenas ligeras únicas de unos pocos millones de células B, este no es un riesgo que valga la pena correr, explica Taylor.
El equipo de Taylor resolvió esto uniendo físicamente el ADN que codifica las cadenas pesadas y las cadenas ligeras. , e insertando esto en un solo corte CRISPR. (Otros grupos han ideado diferentes estrategias para solucionar el problema, por ejemplo, eliminando los genes de la cadena ligera de las propias células B).
Creo que la estrategia de ingeniería que están usando para fusionar la cadena ligera a la cadena pesada es una buena idea, eso es muy bueno, comenta el inmunólogo Richard James del Seattle Childrens Research Institute que no participó en el estudio.
Sin embargo, en la práctica, esto va a ser una terapia costosa, agrega, señalando que ya se cree que las terapias personalizadas de células T con CAR cuestan cerca de $ 500,000. Y por ahora, las terapias de células B tendrían que ser personalizadas: debido a que las células expresan antígenos de superficie celular específicos de cada individuo, las células de un donante serían rechazadas por un receptor diferente. A menos que podamos encontrar una manera de hacer una célula B alogénica, entonces sería mucho más rentable, agrega.
Moriarity está de acuerdo. Tomar células B modificadas de forma profiláctica solo puede ser una opción terapéutica viable cuando tienes una enfermedad de la que vas a morir y realmente no hay otro tratamiento, dice. Sin embargo, dice que el estudio ofrece otras posibilidades para futuras investigaciones, siendo uno de los primeros en diseñar anticuerpos en células B murinas. Creo que será una gran contribución al campo de la biología básica para los científicos que estudian la diferenciación de las células B y los procesos relacionados con la inmunidad y las células.
Michael Goldberg, ingeniero inmunitario anteriormente en la Escuela de Medicina de Harvard y ahora director ejecutivo de la startup de inmunoterapia STIMIT, considera que el estudio es una buena extensión del trabajo anterior, le escribe a The Scientist en un correo electrónico. Para él, la ingeniería de anticuerpos de células B ofrece ventajas más allá de la prevención de infecciones virales: por ejemplo, tener niveles de anticuerpos que respondan a las concentraciones de antígenos en la sangre podría ser útil en el tratamiento de enfermedades como la artritis reumatoide, que a menudo se trata con anticuerpos que neutralizan el citocina TNFalfa.
Sin embargo, es necesario aumentar la duración de la expresión de anticuerpos. En este sentido, será importante mejorar nuestra comprensión de los procesos de injerto y las condiciones de cultivo de células B. Aún así, dado que estos fueron algunos de los primeros experimentos que involucraron la transferencia adoptiva de células B modificadas genéticamente, los resultados iniciales son alentadores.
Taylor está de acuerdo en que aún queda trabajo por hacer. Una cosa que ignoramos por completo en este estudio es realmente evaluar la seguridad de lo que estábamos haciendo, asegurándonos de que no tengamos ningún efecto fuera del objetivo, creo que eso siempre es una preocupación para CRISPR-Cas9, dice. Antes de que esto llegue a las personas, debemos estar absolutamente seguros de que es seguro.
HF Moffett et al., Células B diseñadas para expresar anticuerpos específicos de patógenos que protegen contra infecciones, Ciencia Inmunología, eaax0644, 2019.
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