Uso de nanocuerpos para bloquear una infección bacteriana transmitida por garrapatas
La garrapata de patas negras que busca huéspedes. Crédito: Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), CC0
Diminutas moléculas llamadas nanocuerpos, que pueden diseñarse para imitar las estructuras y funciones de los anticuerpos, pueden ser la clave para bloquear una infección bacteriana transmitida por garrapatas que permanece fuera del alcance de los casi todos los antibióticos, sugiere una nueva investigación.
La infección se llama ehrlichiosis monocítica humana y es una de las enfermedades transmitidas por garrapatas más prevalentes y potencialmente mortales en los Estados Unidos. Inicialmente, la enfermedad causa síntomas similares a los de la gripe comunes a muchas enfermedades y, en casos raros, puede ser fatal si no se trata.
La mayoría de los antibióticos no pueden acumularse en concentraciones lo suficientemente altas como para matar las bacterias que causan la infección. Ehrlichia chaffeensis, porque los microbios viven y se multiplican dentro de las células inmunitarias humanas. Patógenos bacterianos comúnmente conocidos como Streptococcus y E. coli hacen daño infeccioso fuera de las células del huésped.
Los investigadores de la Universidad Estatal de Ohio crearon nanocuerpos destinados a atacar una proteína que hace que la bacteria E. chaffeensis sea particularmente infecciosa. Una serie de experimentos en cultivos celulares y ratones demostraron que un nanocuerpo específico que crearon en el laboratorio podría inhibir la infección al bloquear tres formas en que la proteína permite que las bacterias secuestren las células inmunitarias.
«Si se bloquean múltiples mecanismos, eso es mejor que simplemente detener una función, y nos da más confianza en que estos nanocuerpos realmente funcionarán», dijo el autor principal del estudio, Yasuko Rikihisa, profesor de biociencias veterinarias en el estado de Ohio.
El estudio brindó apoyo para la factibilidad del tratamiento de la ehrlichiosis basado en nanocuerpos, pero se necesita mucha más investigación antes de que un tratamiento esté disponible para los humanos. Existe cierta urgencia por encontrar una alternativa al antibiótico doxiciclina, el único tratamiento disponible. El antibiótico de amplio espectro no es seguro para las mujeres embarazadas y los niños, y puede causar efectos secundarios graves.
«Con un solo antibiótico disponible como tratamiento para esta infección, si se desarrollara resistencia a los antibióticos en estos bacteria, no queda tratamiento. Da mucho miedo», dijo Rikihisa.
La investigación se publica esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences.
La bacteria que causa la ehrlichiosis forman parte de una familia denominada bacterias intracelulares obligatorias. E. chaffeensis no solo requiere acceso interno a una célula para vivir, sino que también bloquea la capacidad de las células huésped para programar su propia muerte con una función llamada apoptosis, que mataría a la bacteria.
«Las células infectadas normalmente se suicidarían por apoptosis para matar las bacterias en el interior. Pero estas bacterias bloquean la apoptosis y mantienen viva la célula para que puedan multiplicarse cientos de veces muy rápidamente y luego matar a la célula huésped», dijo Rikihisa.
Especialista desde hace mucho tiempo en la Rikihisa, familia de bacterias Rickettsiales a la que pertenece E. chaffeensis, desarrolló las condiciones de cultivo precisas que permitieron cultivar estas bacterias en el laboratorio en la década de 1980, lo que la llevó a decenas de descubrimientos que explican cómo funcionan. Entre esos hallazgos se encontraba la identificación de proteínas que ayudan a E. chaffeensis a bloquear la muerte celular programada de las células inmunitarias.
Los investigadores sintetizaron una de esas proteínas, llamada Etf-1, para crear un agente similar a una vacuna que usaron para inmunizar una llama con la ayuda de Jeffrey Lakritz, profesor de medicina preventiva veterinaria en el estado de Ohio. Se sabe que los camellos, las llamas y las alpacas producen anticuerpos monocatenarios que incluyen un gran sitio de unión al antígeno en la punta.
El equipo cortó segmentos de ese sitio de unión para crear una biblioteca de nanocuerpos con potencial para funcionar. como anticuerpos que reconocen y se adhieren a la proteína Etf-1 y detienen la infección por E. chaffeensis.
«Funcionan de manera similar a nuestros propios anticuerpos, pero son diminutos nanoanticuerpos», dijo Rikihisa. «Debido a que son pequeños, se introducen en rincones y grietas y reconocen los antígenos con mucha más eficacia.
«Los anticuerpos grandes no pueden caber dentro de una célula. Y no necesitamos confiar en los nanocuerpos para bloquear las bacterias extracelulares porque están afuera y son accesibles para los anticuerpos comunes que se unen a ellas».
Después de evaluar a los candidatos por su efectividad, los investigadores aterrizaron en un solo nanocuerpo. que se adhirió a Etf-1 en cultivos celulares e inhibió tres de sus funciones Al hacer los nanocuerpos en el fluido dentro de las células de E. coli, Rikihisa dijo que su laboratorio podría producirlos a escala industrial si fuera necesario, empaquetando millones de ellos en una pequeña gota.
Colaboró con el coautor Dehua Pei, profesor de química y bioquímica en el estado de Ohio, para combinar las diminutas moléculas con un péptido de penetración celular que permitió que los nanocuerpos se administraran de manera segura a las células de los ratones.
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A ratones con sistemas inmunitarios comprometidos se les inoculó una cepa altamente virulenta de E. chaffeensis y se les administraron tratamientos con nanocuerpos intracelulares uno y dos días después de la infección. En comparación con los ratones que recibieron tratamientos de control, los ratones que recibieron El nanocuerpo más efectivo mostró niveles significativamente más bajos de bacterias dos semanas después de la infección.
Con este estudio que proporciona la prueba del principio de que los nanocuerpos pueden inhibir la infección por E. chaffeensis al atacar una sola proteína, Rikihisa dijo que hay múltiples objetivos adicionales que podrían proporcionar aún más protección con nanocuerpos entregados solos o en combinación. También dijo que el concepto es ampliamente aplicable a otras enfermedades intracelulares.
«Los cánceres y las enfermedades neurodegenerativas funcionan en nuestras células, por lo que si queremos bloquear un proceso anormal o una molécula anormal, este enfoque puede funcionar», dijo. dijo.
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Los nanocuerpos inhiben la infección por SARS-CoV-2, incluidas las variantes emergentes Más información: Wenqing Zhang et al, Un nanocuerpo intracelular dirigido al efector T4SS inhibe la infección por Ehrlichia, Actas de la National Academia de Ciencias (2021). DOI: 10.1073/pnas.2024102118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad Estatal de Ohio Cita: Uso de nanocuerpos para bloquear una garrapata infección bacteriana transmitida (2021, 28 de abril) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-nanobodies-block-tick-borne-bacterial-infection.html Este documento está 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.