Investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder han desarrollado una plataforma que puede identificar rápidamente mutaciones comunes en el virus SARS-CoV-2 que le permiten escapar de los anticuerpos e infectar células.
por la Universidad de Colorado en Boulder
Publicada hoy en Cell Reports , la investigación marca un paso importante hacia el desarrollo exitoso de una vacuna universal no solo para COVID-19, sino también potencialmente para la influenza, el VIH y otros virus globales mortales.
«Hemos desarrollado una herramienta predictiva que puede decirle con anticipación qué anticuerpos serán efectivos contra las cepas de virus circulantes», dijo el autor principal Timothy Whitehead, profesor asociado de ingeniería química y biológica. «Pero las implicaciones para esta tecnología son más profundas: si puede predecir cuáles serán las variantes en una temporada determinada, podría vacunarse para que coincida con la secuencia que ocurrirá y provocar un cortocircuito en esta variación estacional».
¿El ingrediente secreto del equipo de investigación? Levadura de panadería.
Desarrollaron una versión genéticamente modificada de este material inocuo para expresar algunas de las proteínas de pico viral del SARS-CoV-2 a lo largo de la superficie de la levadura, con las que pueden mapear las mutaciones resultantes que forman y escapan a los anticuerpos neutralizantes. La hoja de ruta resultante podría informar el desarrollo de vacunas de refuerzo más efectivas y tratamientos de anticuerpos personalizados para pacientes con casos graves de COVID-19, dijo Whitehead.
La llave de la corona
Las proteínas de pico son protuberancias afiladas que sobresalen de la superficie de los virus de la familia de los coronavirus. Bajo un microscopio, pueden aparecer como una corona, que es donde los coronavirus (corona que en latín significa «corona») adquieren su nombre y cómo se unen a las células como una llave en una cerradura. Cuando los anticuerpos los reconocen, se adhieren y evitan que se unan a las células, previenen la infección.
Pero cuando las proteínas de las espigas mutan, los anticuerpos actúan dos veces.
«Hay mutaciones en la proteína de pico que impiden que un anticuerpo entre y lo reconozca. Al igual que cuando te cortas el cabello, te ves como una persona diferente; esto parece un virus diferente a ese anticuerpo», dijo Whitehead.
En el caso de la variante Delta más contagiosa que surgió en 2021, las mutaciones en las proteínas de pico la han hecho más contagiosa y han reducido la eficacia de algunas terapias con anticuerpos.
¿Y si hubiera una forma de predecir qué mutaciones podrían surgir a continuación y, por lo tanto, prepararse para ellas? A principios de este año, el equipo de Whitehead se propuso encontrar la manera.
¿Qué viene después de Delta?
Algunos anticuerpos que pueden unirse a diferentes lugares se han utilizado en cócteles de tratamiento administrados a pacientes con COVID-19. Pero las cepas del virus que ahora circulan dentro de los EE. UU. Son lo suficientemente diferentes como para que algunas de estas terapias con anticuerpos ya no parezcan efectivas, dijo Whitehead.
Entonces, primero, los investigadores necesitaban identificar mutaciones en la proteína de pico que podrían evitar que estos anticuerpos funcionen. Luego querían predecir qué mutaciones es probable que ocurran a continuación, ¿qué podría convertirse en la variante zeta, eta o theta?
«Cuando comenzó la pandemia, vimos la oportunidad de aplicar técnicas dominadas por nuestro laboratorio para hacer una contribución», dijo Irene Francino-Urdaniz, coautora del artículo, estudiante de posgrado en ingeniería química y biológica y becaria de Balsells. «Cuando se detectó una nueva variante, basándome en mi investigación, la mayoría de las veces podía adivinar qué mutaciones estaban presentes. Estoy muy emocionado de haber contribuido con mi trabajo no solo a esta pandemia sino posiblemente a futuras vacunas».
Francino-Urdaniz desarrolló una cepa genéticamente modificada de levadura de panadería común , que podría mostrar diferentes porciones de la proteína viral en su superficie. Luego descubrió cómo examinar miles de mutaciones en un solo tubo de ensayo para encontrar las que eludían los anticuerpos neutralizantes.
Como descubrieron algunos panaderos caseros en 2020 mientras experimentaban con entrantes de masa madre, la levadura crece con bastante rapidez. Esto significa que los investigadores pueden ver que se desarrolla una amplia variedad de mutaciones a la misma velocidad a la que la levadura puede crecer, a pasos agigantados más rápido que la velocidad a la que aparecerán las mutaciones en tiempo real. Esto podría dar a los científicos una ventaja inestimable.
Una vacuna universal
Los investigadores ya han encontrado algunas de las mismas mutaciones que ahora circulan por el mundo, así como también han identificado más mutaciones con el potencial de evadir nuestro sistema inmunológico. También proporcionarán todas sus bibliotecas de información, métodos y software como un recurso comunitario disponible abiertamente para acelerar nuevas estrategias terapéuticas contra el SARS-CoV-2.
Esto significa que la próxima vacuna COVID-19 o vacuna de refuerzo producida para el público podría tener la capacidad de generar el mayor impacto posible. También da esperanza a aquellos que están inmunodeprimidos o que tienen un mayor riesgo de contraer un caso grave, ya que esta investigación se puede aplicar para preparar de forma proactiva cócteles de anticuerpos para mutaciones específicas, dándoles una mejor oportunidad de supervivencia y recuperación.
Pero la promesa no termina ahí. Debido a la adaptabilidad de las nuevas vacunas de ARNm que funcionan con proteínas de pico, las aplicaciones de esta investigación no se limitan a un virus, dijo Whitehead.
«Se puede utilizar para mapear trayectorias de influenza y potencialmente del VIH; para otras enfermedades virales que se conocen, y también para las pandemias potencialmente emergentes», dijo.
