Nueva técnica de microscopía electrónica podría acortar el desarrollo de vacunas y terapias con anticuerpos monoclonales
Un nuevo método desarrollado en Scripps Research utiliza la tecnología cryoEM para identificar más rápidamente los anticuerpos para su uso en el desarrollo de vacunas. En este ejemplo, el algoritmo evaluó entre aproximadamente 100 000 y 1 000 000 de posibles secuencias de anticuerpos de la base de datos para identificar la secuencia (izquierda) que mejor coincide con el anticuerpo observado en sus imágenes cryoEM (superficie gris transparente). Crédito: Scripps Research
Los científicos de Scripps Research han ideado un método que puede acortar uno de los grandes pasos en el desarrollo de vacunas modernas.
Los investigadores, cuyo trabajo aparece en Science Advances el 19 de enero de 2022, demostraron que podían usar microscopía electrónica de alta resolución y baja temperatura (crio-EM) para caracterizar rápidamente los anticuerpos provocados por una vacuna o una infección que se unen a un objetivo en un virus a nivel atómico.
«La pandemia de COVID-19 ha resaltado la necesidad de vacunas y tecnologías antivirales sólidas y rápidas», dice el autor principal del estudio, Andrew Ward, Ph.D., profesor en el Departamento de Biología Computacional y Estructural Integrativa de Scripps Research. «Somos optimistas de que nuestro nuevo enfoque ayudará a satisfacer esa necesidad al agilizar en gran medida el descubrimiento de anticuerpos».
«Tradicionalmente, la identificación de anticuerpos que son útiles contra un virus implica la laboriosa clasificación y prueba de las células B productoras de anticuerpos». encontrar el correcto es un proceso que lleva meses», dice el investigador asociado postdoctoral y coautor del estudio, Aleksandar Antanasijevic, Ph.D.
«Con este nuevo método podemos pasar de la recolección de muestras de sangre de personas infectadas o pacientes inmunizados para identificar todos los anticuerpos de interés obtenidos en unos diez días», agrega el científico del personal y coautor del estudio, Charles Bowman.
La hazaña de los investigadores fue posible en parte gracias a las mejoras recientes en cryo-EM , una tecnología que utiliza un haz de electrones para iluminar y generar imágenes de objetivos muy por debajo de la escala de la microscopía de luz ordinaria. En un estudio publicado en Nature Communications en agosto, por ejemplo, los investigadores utilizaron crio-EM de alta resolución para mapear de manera rápida y precisa dónde los anticuerpos en los monos macacos rhesus se unen a las versiones sintéticas de la proteína de la envoltura del VIH que se están desarrollando para posibles vacunas contra el VIH. .
Descubra cómo el nuevo método de los científicos de Scripps Research identifica anticuerpos específicos en las respuestas inmunitarias a la vacunación o la infección en una fracción del tiempo necesario para el enfoque tradicional. Crédito: Scripps Research
En el nuevo estudio, el equipo llevó esta línea de investigación un paso más allá. Emplearon un algoritmo informático de «estructura a secuencia» que puede relacionar la estructura del anticuerpo determinada por crio-EM con la secuencia de ADN que produciría esa estructura. Para ello, reunieron una biblioteca de todas las secuencias de ADN que codifican anticuerpos de los monos obtenidas secuenciando rápidamente el material genético de las células B productoras de anticuerpos de los ganglios linfáticos de los animales. Al aplicar el algoritmo a los datos de crio-EM y la biblioteca de secuencias de anticuerpos, los científicos pudieron hacer coincidir de manera confiable un anticuerpo de interés en sus imágenes de crio-EM con un anticuerpo único definido en la base de datos de secuencias.
Los investigadores demostraron que podrían confirmar la precisión del resultado haciendo copias de ese anticuerpo «monoclonal» único utilizando los datos de secuencia y verificando con cryo-EM que el anticuerpo se une de manera idéntica al anticuerpo fotografiado originalmente.
Los científicos ahora están refinando su técnica para optimizar su velocidad y facilidad de uso, y la están aplicando a varias áreas: para evaluar rápidamente las respuestas de anticuerpos humanos a las vacunas experimentales contra el VIH; desarrollar tratamientos de bloqueo de anticuerpos para enfermedades autoinmunes; y descubrir anticuerpos que podrían atacar terapéuticamente otros objetivos proteicos en las células.
Esperan que las mejoras futuras en la tecnología crio-EM y los algoritmos de estructura a secuencia permitan una identificación aún más rápida de anticuerpos utilizando alta solo imágenes estructurales de resolución, sin necesidad de secuenciación de ADN de células B.
«Este enfoque de estructura a secuencia tiene mucho potencial en inmunología y más allá», dice Antanasijevic. «Prevemos poder usarlo algún día para estudiar las interacciones proteína a proteína en general, por ejemplo, para descubrir los socios de unión de una proteína dada».
«De la estructura a la secuencia: descubrimiento de anticuerpos usando cryoEM» fue en coautoría con Aleksandar Antanasijevic, Charles Bowman, Christopher Cottrell, Gabriel Ozorowski, Leigh Sewall, Bartek Nogal, Fangzhu Zhao, Bettina Groschel, William Schief, Devin Sok y Andrew Ward, todos de Scripps Research; por Robert Kirchdoerfer de la Universidad de Wisconsin Madison; por Amit A. Upadhyay, Diane Carnathan, Chiamaka Enemuo, Guido Silvestri y Steven Bosinger de la Universidad de Emory; y por Kimberly Cirelli y Shane Crotty del Instituto de Inmunología de La Jolla.
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Los anticuerpos de la cepa original de la infección por COVID-19 no se unen a las variantes Más información: Aleksandar Antanasijevic et al, De la estructura a la secuencia: descubrimiento de anticuerpos mediante cryoEM, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abk2039. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk2039 Información de la revista: Science Advances , Nature Communications
Proporcionado por The Scripps Research Institute Cita: Nueva microscopía electrónica técnica podría acortar el desarrollo de vacunas y terapias con anticuerpos monoclonales (2022, 19 de enero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-electron-microscopy-technique-shortcut-vaccines.html Este documento es sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.