Estudio indaga en el escape inmunológico de variantes

Nature Microbiology destaca técnica chilena para proyectar futuros escenarios de la pandemia

Un estudio que describe la circulación de la variante lambda, la más predominante entre las cepas del SARS-Cov-2, fue publicado por la prestigiosa revista Nature Microbiology. La investigación, liderada por investigadores del Instituto de Ciencias Biomédicas (ICBM) de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile, entrega evidencia sobre cómo diversas cepas del virus evaden la protección que confieren las inmunizaciones masivas, información que permite proyectar escenarios futuros para la emergencia sanitaria

El artículo, cuya primera coautora es la Dra. Mónica Acevedo, analiza el comportamiento de dos grupos de pacientes sanos y convalecientes, ante dos vacunas y cuatro variantes, con especial énfasis en la de carácter predominante en Sudamérica: lambda. Los resultados fueron obtenidos mediante una herramienta de manipulación genética creada por científicos de la Universidad de Chile, en colaboración con otros centros nacionales y extranjeros.

El método utilizado en la investigación, creado en los laboratorios del programa de Virología del ICBM, permite cuantificar los anticuerpos neutralizantes usando un virus que produce la proteína de la luciérnaga. La novedosa técnica no solo ha sido utilizada en este estudio desarrollado durante el 2021, también ha contribuido a apoyar diversos procesos, entre ellos, definir las estrategias de vacunación y la necesidad periódica de dosis de refuerzo.

“Lo que hicimos fue comparar dos esquemas de vacunación –Sinovac y Pfizer– y vimos las importantes diferencias entre cada uno. Lo más relevante de este estudio es que contamos con evidencia local acerca de lo que ocurre con las variantes predominantes, en determinados momentos, y con el esquema de vacunación del país. Esto es bastante dinámico”, indica la viróloga chilena.

Escape inmunológico

La probabilidad de predominio de una variante puede estar relacionada con su capacidad de evasión de la respuesta inmune, y no necesariamente con mecanismos de replicación viral o que ésta sea más infectiva, expuso la investigadora del ICBM. Por tanto, contar con evidencia local sobre cuál es el potencial evasivo de las mutaciones del SARS-CoV-2 es fundamental para establecer proyecciones sobre cómo se comportará la pandemia en los próximos meses o años.

Si hoy aparece una nueva variante, nosotros podemos usar el pseudotipo viral y podemos sugerir, en función de nuestros datos, si esta variante tiene un gran escape inmunológico y, por tanto, podemos predecir que habrá un aumento explosivo de casos, por ejemplo”, detalla la primera co-autora del artículo.

En la Universidad de Magallanes (UMAG), el Dr. Marcelo Navarrete, director médico del Laboratorio de Biología Molecular, lideró un grupo que tuvo una tarea clave dentro del estudio: el modelamiento de cuatro variantes y de la respuesta de la proteina Spike para cada una de ellas. Utilizando herramientas bioinformáticas, lograron determinar que, en el caso de lambda, su capacidad de evasión se daba porque presentaba mutaciones importantes.

El investigador apuntó que, desde la UMAG, observan con programas y simulaciones computacionales las estructuras de las proteínas y su dinámico movimiento en el organismo. “Estos cambios hacían predecir, en conjunto con una menor capacidad de neutralización de la vacuna, que podría ser una variante de mayor preponderancia a nivel mundial. Sin embargo, apareció Omicrón y la terminó desplazando. Todo esto habla del potencial del virus para ir sorteando nuestros mecanismos de defensa”, señaló el académico de la casa de estudios con sede en Punta Arenas.

La Dra. Acevedo ejemplificó este escape con el comportamiento de una cerradura. “Una llave entra en forma perfecta, pero si la cerradura cambia, esa llave no encajará de forma perfecta, y va a costar abrir la puerta. Es similar para este virus: cambió tanto la cerradura que ya no abre de la misma forma. La región a la que se une el anticuerpo empieza a cambiar y perder afinidad con el anticuerpo o este se une en forma menos potente. Por eso el virus puede infectar a la célula, pese a la vacuna”.

La investigación fue realizada utilizando plasma de las personas participantes del estudio. Este plasma fue incubado con el pseudotipo viral para evaluar la respuesta de los anticuerpos neutralizantes del plasma sobre la superficie de la proteína Spike que posee cada pseudotipo viral. La Dra. Acevedo explicó, observando estos datos, que la capacidad de evasión de las distintas variantes es consecuencia de la localización de las mutaciones.

En el caso de Lambda, las alteraciones se registraron en sitios de alta inmunogecidad, explicó la investigadora. “Un sitio inmunogénico es una región de una proteína del virus que va a producir una respuesta inmunológica de anticuerpo neutralizante, entonces, si empieza a mutar ahí, podemos deducir que esa variante podrá escapar a la respuesta inmune de anticuerpos. Por tanto, los anticuerpos que se producen por la vacuna o por la infección se unirán menos a esa región porque esa región mutó”.

“Todas las vacunas que se han usado en Chile y en el mundo están hechas para la variante original. Las variantes que circulan hoy en día tienen cambios respecto a la original, y aunque esto es algo esperable, de todos modos, es muy importante evaluar la efectividad de las vacunas frente a cada variante nueva”, añadió.

Circulación local de variantes

El estudio liderado por los investigadores de la Universidad de Chile contó con la colaboración de diversas entidades, como el Instituto Pasteur de Montevideo, Uruguay, la Universidad de Magallanes y las clínicas de la Universidad Católica y Santa María. Los grupos de pacientes participantes fueron trabajadores del área de la salud y pacientes convalecientes de la infección.

A nivel mundial se han publicado diferentes trabajos que comparan el impacto de las variantes en la inmunidad conferida por las vacunas, pero no había ninguno que entregara evidencia chilena e incluso extrapolable a Sudamérica. Es un conocimiento que puede ayudar a tomar decisiones futuras sobre vacunación o proyectar nuevos escenarios”, añade la investigadora chilena.

Los datos recolectados demostraron que las vacunas de virus inactivado (CoronaVac) Y ARN mensajero (Pfizer) producen distintos niveles de anticuerpos neutralizantes. Del mismo modo, los análisis sugieren que las mutaciones en las estructuras de la proteína “Spike” del virus SARS-CoV-2 puede explicar su capacidad de generar un escape inmunológico, tanto contra las inmunizaciones masivas como por la protección conferida por haber sufrido la infección.

Para el artículo, los científicos del ICBM utilizaron un sistema de cuantificación desarrollado en el Laboratorio de Virología Molecular del Programa de Virología del ICBM. Esta técnica puede ser utilizada con fines de investigación o clínicos en condiciones de bioseguridad nivel 2, similares a las existentes en universidades y hospitales, ya que trabaja con un pseudovirus –no contagioso–, por lo que no requiere su manipulación en un laboratorio de bioseguridad nivel 3.

Esta herramienta nos da la oportunidad de hacer seguimiento en el tiempo. Este tipo de conocimiento es muy útil para adoptar decisiones sobre cómo se comporta el virus. Si bien hoy tenemos un limitado número de casos, eventualmente la aparición de una nueva variante podría impactar en los casos y este tipo de evidencia nos puede ayudar a entender lo que está pasando”, comenta la Dra. Acevedo.

La plataforma tiene tres eslabones claves: VIH inactivo, la proteína de superficie Spike del nuevo coronavirus y su receptor ACE2 y una proteína denominada luciferasa, la misma que utilizan las luciérnagas para emitir luz. El objetivo de su creación por parte de los académicos del ICBM fue masificar la caracterización de la respuesta inmune mediada por anticuerpos en pacientes COVID-19 e inmunizados mediante vacunas.

“Creemos que el desarrollo de esta técnica de formación de pseudotipos virales para la cuantificación de anticuerpos ha sido nuestro gran aporte. El protocolo se basa en la creación de ‘virus falsos’, que mantiene la estructura del VIH original, pero exponiendo en su superficie la proteína Spike del SARS-CoV-2, la llave que le permite al virus invadir la célula y replicarse. En tanto, dentro del genoma del VIH se inserta un gen reportero de una proteína llamada luciferasa, que es la que utiliza la luciérnaga para producir luz”.

De esta manera, cuando el virus infecta a la célula (que a su vez poseen el receptor ACE-2, que es reconocido por la proteína Spike de SARS-CoV-2) y no existen anticuerpos neutralizantes, el pseudotipo viral puede entrar al interior de la célula y producir luminiscencia. Los anticuerpos neutralizantes son capaces de unirse a la proteína Spike y bloquear la entrada del virus. En esta dinámica inversa no se produce luz. Es decir, la intensidad o capacidad neutralizante de un anticuerpo es directamente proporcional a la disminución de luz, que es una señal indirecta de la entrada del virus a la célula.

La investigadora detalló que, una vez que ocurre el ingreso, se da inicio a la maquinaria de replicación del virus. La ventaja de este gen reportero es que con muy poca luminiscencia es posible detectar y cuantificar, y esto le confiere ventaja sobre otras proteínas reporteras, como las proteínas fluorescentes. En este método es posible incluir las distintas mutaciones del virus, en particular, las diferentes proteínas spike de cada variante”.

El sistema de detección de anticuerpos neutralizantes, un trabajo liderado por los académicos de la Facultad de Medicina de la U. de Chile Fernando Valiente y Ricardo Soto-Rifo, fue reconocido el último año por el Ministerio de Ciencias, Innovación, Conocimiento y Tecnología, Corfo y la Red de Gestores Tecnológicos de Chile (RedGT), en el contexto de los Premios de Transferencia Tecnológica 2021, en la categoría “Tecnología COVID”.

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