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Neurocientíficos de los NIH aíslan mini anticuerpos prometedores contra la COVID-19 de una llama

Comunicado de prensa

Martes, 22 de diciembre de 2020

Los resultados preliminares sugieren que los nanobodios anti-COVID19 pueden ser eficaces para prevenir y diagnosticar infecciones.

Imagen de Cormac la llama Científicos aislaron nanobodios contra la COVID-19 de una llama llamada Cormac. Granjas Triple J, Bellingham, Washington.

Investigadores de los Institutos Nacionales de la Salud han aislado un conjunto de anticuerpos diminutos o «nanobodios» prometedores contra el SARS-CoV-2 producidos por una llama llamada Cormac. Los resultados preliminares publicados en Informes científicos sugieren que al menos uno de estos nanobodios, llamado NIH-CoVnb-112, podría prevenir infecciones y detectar partículas virales agarrándose de las proteínas espigas del SARS-CoV-2. Además, el nanobody parecía funcionar igual de bien en forma líquida o en aerosol, lo que sugiere que podría seguir siendo eficaz después de la inhalación. El SARS-CoV-2 es el virus que causa la COVID-19.

El estudio fue dirigido por un par de neurocientíficos, Thomas J. «T. J.» Esparza, B. S., y David L. Brody, M. D., Ph.D., que trabajan en un laboratorio de imágenes cerebrales en el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS) de los NIH.

» Durante años, TJ y yo habíamos estado probando cómo usar nanobodies para mejorar las imágenes cerebrales. Cuando estalló la pandemia, pensamos que esta era una situación única en la vida y nos unimos a la lucha», dijo el Dr. Brody, quien también es profesor de la Universidad de Servicios Uniformados para Ciencias de la Salud y autor principal del estudio. «Esperamos que estos nanobodios anti-COVID-19 sean altamente efectivos y versátiles para combatir la pandemia de coronavirus.»

Un nanobody es un tipo especial de anticuerpo producido naturalmente por el sistema inmunitario de los camélidos, un grupo de animales que incluye camellos, llamas y alpacas. En promedio, estas proteínas son aproximadamente una décima parte del peso de la mayoría de los anticuerpos humanos. Esto se debe a que los nanobodies aislados en el laboratorio son esencialmente versiones flotantes de las puntas de los brazos de proteínas de cadena pesada, que forman la columna vertebral de un anticuerpo IgG humano típico en forma de Y. Estos consejos desempeñan un papel fundamental en las defensas del sistema inmunitario al reconocer las proteínas de virus, bacterias y otros invasores, también conocidos como antígenos.

Debido a que los nanobodies son más estables, menos costosos de producir y más fáciles de diseñar que los anticuerpos típicos, un creciente grupo de investigadores, incluidos el Sr. Esparza y el Dr. Brody, los han estado utilizando para la investigación médica. Por ejemplo, hace unos años, los científicos demostraron que los nanobodios humanizados pueden ser más eficaces en el tratamiento de una forma autoinmune de púrpura trombocitopénica trombótica, un trastorno raro de la sangre, que las terapias actuales.

Desde que estalló la pandemia, varios investigadores han producido nanobodias de llama contra la proteína pico del SARS-CoV-2 que puede ser eficaz para prevenir infecciones. En el estudio actual, los investigadores utilizaron una estrategia ligeramente diferente a la de otros para encontrar nanobodios que podrían funcionar especialmente bien.

«La proteína de pico SARS-CoV-2 actúa como una llave. Lo hace abriendo la puerta a las infecciones cuando se une a una proteína llamada receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), que se encuentra en la superficie de algunas células», dijo el Sr. Esparza, quien también es empleado de la Fundación Henry M. Jackson para el Avance de la Medicina Militar y el autor principal del estudio. «Desarrollamos un método que aislaría nanobodies que bloquean las infecciones cubriendo los dientes de la proteína de espiga que se une al receptor ACE2 y lo desbloquea.»

Para hacer esto, los investigadores inmunizaron a Cormac cinco veces durante 28 días con una versión purificada de la proteína de pico SARS-CoV-2. Después de probar cientos de nanobodies, encontraron que Cormac produjo 13 nanobodies que podrían ser candidatos fuertes.

Los experimentos iniciales sugirieron que un candidato, llamado NIH-CoVnb-112, podría funcionar muy bien. Los estudios de probeta mostraron que este nanobody unido al receptor ACE2 es de 2 a 10 veces más fuerte que los nanobodies producidos por otros laboratorios. Otros experimentos sugirieron que el nanobody del NIH se pegó directamente a la porción de unión al receptor ACE2 de la proteína de espiga.

Luego, el equipo demostró que el nanobody NIH-CoVnB-112 podría ser eficaz para prevenir las infecciones por coronavirus. Para imitar el virus del SARS-CoV-2, los investigadores mutaron genéticamente un «pseudovirus» inofensivo para que pudiera usar la proteína spike para infectar células que tienen receptores ACE2 humanos. Los investigadores observaron que los niveles relativamente bajos de los nanobodios NIH-CoVnb-112 impedían que el pseudovirus infectara estas células en placas de petri.

Es importante destacar que los investigadores demostraron que el nanobody era igualmente eficaz para prevenir las infecciones en las placas de petri cuando se rociaba a través del tipo de nebulizador o inhalador, que a menudo se usa para ayudar a tratar a pacientes con asma.

«Una de las cosas interesantes de los nanobodies es que, a diferencia de la mayoría de los anticuerpos regulares, se pueden inhalar y aerosolizar para cubrir los pulmones y las vías respiratorias», dijo el Dr. Brody.

El equipo ha solicitado una patente en el nanobody NIH-CoVnB-112.

«Aunque tenemos mucho más trabajo por delante, estos resultados representan un primer paso prometedor», dijo el Sr. Esparza. «Con el apoyo de los NIH, estamos avanzando rápidamente para probar si estos nanobodies podrían ser tratamientos preventivos seguros y eficaces para la COVID-19. Los colaboradores también están trabajando para averiguar si se podrían usar para pruebas baratas y precisas.»

Este estudio fue apoyado por los Programas de Investigación Intramuros de los NIH en el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NINDS) y el Instituto Nacional de Ciencias de Salud Ambiental (NIEHS); el Dr. Brody es empleado de la Universidad de Servicios Uniformados de Ciencias de la Salud. Las opiniones expresadas aquí no representan las del Departamento de Defensa.

NINDS es el principal financiador nacional de investigación sobre el cerebro y el sistema nervioso. La misión de NINDS es buscar conocimiento fundamental sobre el cerebro y el sistema nervioso y usar ese conocimiento para reducir la carga de las enfermedades neurológicas.

Acerca del Instituto Nacional de Ciencias de Salud Ambiental (NIEHS): El NIEHS apoya la investigación para comprender los efectos del medio ambiente en la salud humana y forma parte de los Institutos Nacionales de Salud. Para obtener más información sobre NIEHS o temas de salud ambiental, visite https://www.niehs.nih.gov o suscríbase a una lista de noticias.

Acerca de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH):NIH, la agencia de investigación médica de la nación, incluye 27 Institutos y Centros y es un componente del Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos. Los NIH son la principal agencia federal que lleva a cabo y apoya la investigación médica básica, clínica y traslacional, y está investigando las causas, los tratamientos y las curas de las enfermedades comunes y raras. Para obtener más información sobre los NIH y sus programas, visite www.nih.gov.

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Artículo

Esparza, T. J. et al., Nanobodias de alta afinidad bloquean la interacción del dominio de unión al receptor de espiga del SARS‑CoV-2 con la enzima convertidora de angiotensina humana. Informes Científicos, 22 de diciembre de 2020 DOI: 10.1038 / s41598-020-79036-0.

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