Anticuerpos NCS.1.x: Una Nueva Esperanza Contra la Gripe Aviar
La investigación revela anticuerpos NCS.1.x prometedores para combatir brotes de influenza aviar.
Julia Lederhofer, Andrew J. Borst, Lam Nguyen, Rebecca A. Gillespie, Connor J. Williams, Emma L. Walker, Julie E. Raab, Christina Yap, Daniel Ellis, Adrian Creanga, Hyon-Xhi Tan, Thi H. T. Do, Michelle Ravichandran, Adrian B. McDermott, Valerie Le Sage, Sarah F. Andrews, Barney S. Graham, Adam K. Wheatley, Douglas S. Reed, Neil P. King, Masaru Kanekiyo
― 9 minilectura
Tabla de contenidos
- La Importancia de la Preparación para Pandemias
- El Desafío de Encontrar Anticuerpos Efectivos
- Descubriendo Nuevos Objetivos Virales
- El Auge de los Anticuerpos Neutralizantes Amplios contra Neuraminidasa
- El Papel del Diseño Computacional en el Desarrollo de Anticuerpos
- Caracterizando Nuevos Anticuerpos
- La Amplia Reactividad de los Anticuerpos NCS.1.x
- Probando la Funcionalidad de los Anticuerpos en el Laboratorio
- Pruebas In Vivo de Anticuerpos en Ratones
- El Potencial de los Anticuerpos NCS.1.x en la Lucha Contra los Brotes de H5N1
- Implicaciones para el Tratamiento Futuro de la Influenza
- Conclusión
- Fuente original
La Influenza aviar, también conocida como gripe aviar, es una infección viral que afecta principalmente a las aves pero que también puede infectar a humanos y otros animales. Entre los diferentes tipos de influenza aviar, el virus de la influenza aviar altamente patógena (HPAI) representa la amenaza más significativa debido a su potencial para causar enfermedades graves y altas tasas de mortalidad. El virus H5N1 es una cepa notable de HPAI, y ha estado asociado con brotes tanto en aves de corral como en humanos. Los brotes recurrentes de este virus resaltan la necesidad urgente de prepararse para posibles pandemias.
La Importancia de la Preparación para Pandemias
El mundo no es ajeno a las pandemias, y la aparición de la influenza aviar es un recordatorio de lo importante que es estar listo para tales eventos. Las organizaciones de salud y los investigadores están siempre a la caza de formas efectivas de combatir la amenaza que representan los virus HPAI. Esto incluye identificar contramedidas médicas, como vacunas y tratamientos, que puedan ayudar a proteger contra estos virus.
Una de las estrategias que se están investigando implica el uso de Anticuerpos neutralizantes amplios (bnAbs). Los anticuerpos son proteínas producidas por el sistema inmunológico que ayudan a combatir infecciones. En el caso de la gripe, los investigadores buscan desarrollar anticuerpos que puedan neutralizar una amplia gama de virus de la influenza, brindando así una mejor protección.
El Desafío de Encontrar Anticuerpos Efectivos
En la búsqueda de anticuerpos efectivos contra la influenza aviar, los investigadores se han centrado en partes específicas del virus donde los anticuerpos pueden unirse, llamadas epítopos. La proteína hemaglutinina (HA) en la superficie del virus es uno de esos objetivos. Desafortunadamente, los primeros intentos de crear bnAbs que apunten a HA mostraron resultados variados, con algunos anticuerpos siendo menos efectivos de lo esperado.
Uno de estos anticuerpos, conocido como VIR-2482, era particularmente prometedor, pero no logró mostrar el nivel de protección esperado en un ensayo clínico. Este revés llevó a los científicos a considerar otros objetivos en el virus.
Descubriendo Nuevos Objetivos Virales
Otra proteína clave que se encuentra en el virus de la influenza aviar es la Neuraminidasa (NA). Esta proteína desempeña un papel crucial en ayudar al virus a propagarse de una célula a otra. Al inhibir NA, los investigadores pueden limitar potencialmente la capacidad del virus para replicarse y causar enfermedad.
Varios inhibidores de NA, incluyendo oseltamivir y zanamivir, han demostrado efectividad contra diferentes cepas de la influenza. Estos inhibidores funcionan bloqueando la proteína NA, impidiendo así que el virus salga de las células infectadas. Esto ha llevado a los investigadores a explorar el potencial de anticuerpos que apunten a la proteína NA como una forma de proporcionar protección amplia.
El Auge de los Anticuerpos Neutralizantes Amplios contra Neuraminidasa
Estudios recientes han identificado anticuerpos monoclonales que pueden dirigirse a la proteína NA. Se ha demostrado que estos anticuerpos tienen una buena amplitud de actividad contra múltiples cepas de influenza. Por ejemplo, un anticuerpo monoclonal llamado 1G01 ha demostrado unirse de manera efectiva al sitio catalítico altamente conservado de NA.
Estos anticuerpos no solo bloquean la actividad enzimática del virus, sino que también demuestran la capacidad de proteger contra varias cepas de influenza en entornos de laboratorio. Su reactividad amplia significa que podrían servir como herramientas valiosas en la lucha contra la influenza estacional y pandémica.
El Papel del Diseño Computacional en el Desarrollo de Anticuerpos
Un enfoque innovador para mejorar la búsqueda de anticuerpos ha sido el uso del diseño computacional. Los investigadores han creado formas estabilizadas de la proteína NA, conocidas como proteínas de neuraminidasa estabilizadas (sNAps). Estos sNAps mantienen una estructura estable que es representativa del virus, haciéndolos ideales para estudiar cómo interactúan los anticuerpos con NA.
Al usar estos sNAps, los investigadores pueden identificar y caracterizar nuevos anticuerpos que tienen el potencial de proporcionar protección contra diferentes cepas de influenza. Esto les ha permitido identificar un grupo de anticuerpos que apuntan a la proteína NA de manera efectiva.
Caracterizando Nuevos Anticuerpos
En un esfuerzo reciente, los investigadores aislaron un conjunto de anticuerpos conocidos como NCS.1.x que se dirigen a las proteínas NA del subtipo grupo 1. Al analizar estos anticuerpos usando técnicas avanzadas de imagen, pudieron entender cómo se unen a la proteína NA.
La criomicroscopía electrónica reveló que dos de estos anticuerpos, NCS.1 y NCS.1.1, se unen a un sitio conservado en la proteína NA. Esta unión involucra una interacción específica facilitada por moléculas de agua, que ayudan a estabilizar las conexiones entre los anticuerpos y la proteína viral.
Se descubrió que estas interacciones imitan cómo el virus se une a su sustrato natural, el ácido siálico. Esta imitación es un truco astuto que permite a los anticuerpos "engañar" al virus y evitar que funcione correctamente.
La Amplia Reactividad de los Anticuerpos NCS.1.x
Los anticuerpos NCS.1.x mostraron una notable amplitud en su capacidad para reconocer diferentes proteínas NA. No solo fueron efectivos contra el subtipo N1, sino que también demostraron cierta reactividad hacia otros subtipos como N2 e incluso cepas de influenza B. Esta reactividad amplia sugiere que estos anticuerpos podrían desarrollarse en tratamientos efectivos contra una variedad de virus de la influenza.
Probando la Funcionalidad de los Anticuerpos en el Laboratorio
Una vez que los investigadores identificaron y caracterizaron los anticuerpos NCS.1.x, necesitaban evaluar qué tan bien funcionaban estos anticuerpos en entornos de laboratorio. Realizaron varias pruebas para evaluar la capacidad de estos anticuerpos para inhibir la actividad de las proteínas NA.
Uno de los métodos utilizados fue el ensayo de inhibición de replicación de influenza basado en NA (IRINA). Este ensayo mide qué tan bien los anticuerpos bloquean la actividad de NA en la superficie de las células infectadas. Los anticuerpos NCS.1.x mostraron una actividad robusta contra los virus H1N1 y H5N1, apoyando la noción de que podrían servir como agentes terapéuticos efectivos.
Además de IRINA, los investigadores utilizaron otro ensayo llamado ensayo de lectina ligado a enzimas (ELLA) para evaluar aún más las capacidades de los anticuerpos. Este ensayo verifica si los anticuerpos pueden evitar que NA cleave el ácido siálico de una glucoproteína siálica. Nuevamente, los anticuerpos NCS.1.x funcionaron bien, demostrando su potencial para una acción antiviral efectiva.
Pruebas In Vivo de Anticuerpos en Ratones
Después de mostrar promesa en el laboratorio, el siguiente paso fue evaluar la efectividad de los anticuerpos NCS.1.x en organismos vivos, específicamente ratones. Los investigadores administraron los anticuerpos a ratones antes de infectarlos con diversas cepas de influenza.
Los resultados fueron alentadores. Los anticuerpos NCS.1.x brindaron una excelente protección contra H1N1, con ratones mostrando mínima pérdida de peso y tasas de supervivencia comparables a anticuerpos de control positivos. En el caso de las cepas de influenza B y H5N1, los anticuerpos NCS.1.x también conferían una protección significativa, ilustrando su potencial como agentes terapéuticos.
El Potencial de los Anticuerpos NCS.1.x en la Lucha Contra los Brotes de H5N1
Dada la preocupación global continua respecto a los brotes de H5N1, la efectividad de los anticuerpos NCS.1.x contra esta cepa es particularmente notable. Los investigadores probaron estos anticuerpos contra virus H5N1 recientes de casos humanos y encontraron que proporcionaban una inhibición y protección efectivas en entornos de laboratorio.
Esto sugiere que los anticuerpos NCS.1.x podrían desempeñar un papel crucial en el control de futuros brotes de H5N1 y en prevenir la propagación de cepas altamente patógenas. La capacidad de estos anticuerpos para actuar contra virus tan peligrosos podría ser un activo significativo en la caja de herramientas de salud global.
Implicaciones para el Tratamiento Futuro de la Influenza
Los hallazgos sobre los anticuerpos NCS.1.x y sus posibles aplicaciones tienen implicaciones importantes para futuros tratamientos contra la influenza. Su amplia reactividad y fuertes capacidades protectoras indican que estos anticuerpos podrían desarrollarse en terapias efectivas para poblaciones de alto riesgo, particularmente durante brotes de cepas severas del virus.
El desarrollo de anticuerpos que apunten tanto a las proteínas HA como NA podría ofrecer un enfoque dual para la prevención de la influenza. Tales estrategias podrían ayudar a mitigar los riesgos asociados con la rápida evolución viral y la aparición de cepas resistentes.
Conclusión
En resumen, la investigación en curso sobre la influenza aviar y el desarrollo de anticuerpos efectivos resaltan la importancia de estar preparados para posibles pandemias. Los anticuerpos NCS.1.x, con su capacidad para dirigirse de manera efectiva a la proteína NA, representan una vía prometedora para la prevención y el tratamiento de la influenza.
A medida que los investigadores continúan explorando y ampliando nuestra comprensión de estos anticuerpos, el potencial para estrategias efectivas de vacunación y terapéutica se vuelve cada vez más claro. Con vigilancia continua e innovación, la comunidad de salud global puede trabajar hacia un futuro donde las amenazas que plantea la influenza se manejen mejor, manteniendo tanto a las personas como a las aves de corral a salvo de daños.
Y recuerden, chicos, cuando se trata de virus, la prevención siempre es mejor que la cura. ¡Al igual que evitar ese buffet cuestionable en un restaurante de cangrejo "todo lo que puedas comer"! ¡Manténganse seguros, saludables y sigan lavándose las manos!
Título: Structural Convergence and Water-Mediated Substrate Mimicry Enable Broad Neuraminidase Inhibition by Human Antibodies
Resumen: Influenza has been responsible for multiple global pandemics and seasonal epidemics and claimed millions of lives. The imminent threat of a panzootic outbreak of avian influenza H5N1 virus underscores the urgent need for pandemic preparedness and effective countermeasures, including monoclonal antibodies (mAbs). Here, we characterize human mAbs that target the highly conserved catalytic site of viral neuraminidase (NA), termed NCS mAbs, and the molecular basis of their broad specificity. Cross-reactive NA-specific B cells were isolated by using stabilized NA probes of non-circulating subtypes. We found that NCS mAbs recognized multiple NAs of influenza A as well as influenza B NAs and conferred prophylactic protections in mice against H1N1, H5N1, and influenza B viruses. Cryo-electron microscopy structures of two NCS mAbs revealed that they rely on structural mimicry of sialic acid, the substrate of NA, by coordinating not only amino acid side chains but also water molecules, enabling inhibition of NA activity across multiple influenza A and B viruses, including avian influenza H5N1 clade 2.3.4.4b viruses. Our results provide a molecular basis for the broad reactivity and inhibitory activity of NCS mAbs targeting the catalytic site of NA through substrate mimicry.
Autores: Julia Lederhofer, Andrew J. Borst, Lam Nguyen, Rebecca A. Gillespie, Connor J. Williams, Emma L. Walker, Julie E. Raab, Christina Yap, Daniel Ellis, Adrian Creanga, Hyon-Xhi Tan, Thi H. T. Do, Michelle Ravichandran, Adrian B. McDermott, Valerie Le Sage, Sarah F. Andrews, Barney S. Graham, Adam K. Wheatley, Douglas S. Reed, Neil P. King, Masaru Kanekiyo
Última actualización: 2024-12-03 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.27.625426
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.27.625426.full.pdf
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