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# La biologia # Immunologia

Anticorpi: i combattenti contro le malattie del nostro corpo

Nuove scoperte mostrano come gli anticorpi possano migliorare le previsioni e i trattamenti delle malattie.

Onyekachi Nwogu, Kirandeep K. Gill, Carolina Moore, John W. Kroner, Wan-Chi Chang, Jeffrey Burkle, Mariana L. Stevens, Asel Baatyrbek kyzy, Emily R. Miraldi, Jocelyn M. Biagini, Ashley L. Devonshire, Leah Kottyan, Justin T. Schwartz, Amal H. Assa’ad, Lisa J. Martin, Sandra Andorf, Gurjit K. Khurana Hershey, Krishna M. Roskin

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Anticorpi: Svolta nella Anticorpi: Svolta nella Predizione delle Malattie tipi di anticorpi. sulle malattie usando le strutture e i Nuovi metodi migliorano le previsioni
Indice

Gli anticorpi sono come i piccoli soldati del corpo, pronti a combattere contro i germi che invadono. Vengono prodotti da cellule speciali chiamate cellule B quando incontrano qualcosa che non dovrebbe esserci, come virus o batteri. Ogni volta che il nostro corpo si confronta con un invasore, lo ricorda, e questo lo aiuta a rispondere più velocemente in futuro. Questa memoria ci rende più bravi a combattere lo stesso invasore se si ripresenta.

Negli ultimi anni, gli scienziati hanno sviluppato nuove tecnologie che permettono di esaminare gli anticorpi da vicino. Ora possono sequenziare i geni che producono anticorpi, dando un’idea di come funziona il nostro sistema immunitario. Questo è importante per capire le malattie e trovare modi per aiutare le persone malate.

La Ricerca degli Anticorpi Convergenti

Un’area interessante di studio è come i corpi di persone diverse possano produrre anticorpi simili quando esposti agli stessi germi. Questo si chiama anticorpi convergenti. Pensalo come una squadra di supereroi: persone diverse potrebbero avere poteri diversi, ma possono tutti combattere contro lo stesso cattivo. Gli scienziati vogliono vedere come questi anticorpi convergenti possano aiutare nella diagnosi delle malattie, come l'HIV o le allergie.

Per trovare questi anticorpi, i ricercatori hanno esaminato parti specifiche dei geni degli anticorpi, in particolare le regioni variabili della catena pesante. Queste aree possono mostrare somiglianze tra anticorpi che sembrano diversi a prima vista. Identificando queste somiglianze, gli scienziati possono creare strumenti per aiutare nella previsione delle malattie.

Il Nuovo Metodo: Convergenza Strutturale

Anche se guardare ai geni è importante, si scopre che due anticorpi possono sembrare molto simili nella forma anche se le loro sequenze non sono simili. È come avere due persone diverse che ballano allo stesso modo ma con stili musicali diversi. Per affrontare questo, i ricercatori hanno proposto una nuova definizione chiamata "gruppi di anticorpi convergenti strutturalmente" o SCAGs per farla corta.

Gli SCAGs guardano alla forma dei siti di legame degli anticorpi per raggrupparli, anche se le sequenze sono diverse. Questo dà una migliore comprensione di come funzionano gli anticorpi e di come possano essere usati nei modelli predittivi medicinali.

Confronto tra gli Approcci VJ3 e SCAGs

Per capire quale metodo funzionasse meglio, gli scienziati hanno confrontato l'approccio tradizionale utilizzando la regione variabile dell'Anticorpo, chiamata VJ3, con il nuovo approccio SCAGs. Hanno testato entrambi nella previsione di due condizioni mediche: HIV e allergie alimentari.

Nei loro esperimenti, hanno scoperto che l'uso degli SCAGs ha migliorato le previsioni, specialmente per comprendere la sensibilizzazione alimentare. Questo significa che guardare alla forma degli anticorpi fornisce informazioni preziose che aiutano i medici a fare diagnosi migliori.

Il Ruolo degli Isotipi degli Anticorpi

Gli anticorpi arrivano in diversi sapori, chiamati isotipi. Questi isotipi possono comportarsi in modo diverso nei nostri corpi, proprio come diversi tipi di cioccolato: alcuni sono dolci, altri sono fondenti, e alcuni hanno noci. Sapere quale isotipo è presente può aiutare gli scienziati a capire meglio la funzione dell'anticorpo.

I ricercatori hanno incluso queste informazioni sugli isotipi nei loro modelli per vedere se avrebbero migliorato ulteriormente le loro previsioni. Ciò che hanno scoperto è che aggiungere le informazioni sugli isotipi ha effettivamente aumentato l'accuratezza dei loro modelli per prevedere sia lo stato di HIV che la sensibilizzazione alimentare.

Risultati dello Studio

Quando i ricercatori hanno usato i loro metodi per prevedere l'infezione da HIV, hanno trovato che le caratteristiche tradizionali VJ3 hanno funzionato molto bene. Tuttavia, le caratteristiche SCAGs non erano così forti per l'HIV ma si sono comportate bene per la sensibilizzazione alimentare. Questo significa che gli SCAGs si sono dimostrati particolarmente utili per capire come le persone rispondono a certi alimenti piuttosto che ai virus.

È interessante notare che, quando SCAGs e VJ3 sono stati combinati con informazioni sugli isotipi, hanno visto un miglioramento notevole nelle previsioni. Hanno notato che i modelli che davano priorità a certi isotipi, soprattutto IgG, erano più riusciti nel prevedere l'infezione da HIV rispetto a quelli che si concentravano principalmente su isotipi naïve.

Scoperta delle Caratteristiche Predittive degli Anticorpi

I ricercatori hanno anche esaminato quali caratteristiche specifiche di questi anticorpi stavano guidando le previsioni. Si sono concentrati su un insieme più ristretto di caratteristiche degli anticorpi particolarmente buone nel prevedere l'infezione da HIV e la sensibilizzazione alimentare. Per l'HIV, molte caratteristiche erano collegate a isotipi naïve come IgD e IgM. Per la sensibilizzazione alimentare, tuttavia, era l'isotipico IgE a distinguersi.

Questo presenta un puzzle interessante: come può lo stesso isotipo, come IgE, essere associato sia alla sensibilizzazione che alla non sensibilizzazione nelle allergie alimentari? Si scopre che questa particolare forma di IgE potrebbe in realtà proteggere dalle allergie alimentari piuttosto che causarli. È un po' come avere un cane amichevole che abbaia agli estranei per tenerli lontani, anche se tutti i cani abbaiano.

Clonazione e Raggruppamento delle Sequenze degli Anticorpi

Guardare le sequenze genetiche che compongono questi anticorpi è come assemblare un puzzle. Raggruppando i caratteri simili, gli scienziati possono vedere quali anticorpi appartengono alla stessa famiglia. Questo li aiuta a capire come queste famiglie reagiscono alle infezioni.

Hanno trovato che c'era molta varietà nelle sequenze degli anticorpi raggruppati utilizzando il nuovo approccio SCAGs, il che significa che c'era una vasta gamma di anticorpi che lavoravano insieme in risposta agli stessi germi.

Comprendere la Sensibilizzazione Alimentare

Le allergie alimentari stanno diventando una grande preoccupazione, e questo studio ci aiuta a capire come gli anticorpi interagiscono con gli allergeni alimentari. È interessante notare che la ricerca ha mostrato che alcune caratteristiche IgE erano associate alla protezione contro la sensibilizzazione alimentare. Questo significa che alcuni anticorpi potrebbero effettivamente aiutare invece di nuocere quando si tratta di allergie alimentari.

Ma aspetta, c'è di più! I ricercatori hanno anche scoperto che alcune caratteristiche IgG erano collegate alla sensibilizzazione alimentare, suggerendo che forse questi anticorpi IgG possono mantenere una memoria della sensibilizzazione che potrebbe passare a produrre risposte allergiche in certi casi.

In Sintesi: Cosa Abbiamo Imparato?

Questo studio entusiasmante evidenzia quanto siano importanti gli anticorpi per capire la nostra salute. Utilizzando nuovi approcci per esaminare la struttura degli anticorpi e combinando ciò con la conoscenza dei loro isotipi, gli scienziati possono prevedere gli stati di malattia con maggiore precisione.

Immagina un futuro in cui un semplice esame del sangue potrebbe dirti se potresti sviluppare un'allergia alimentare o se sei a rischio di HIV. Sarebbe davvero figo, giusto?

Anche se non siamo ancora lì, questa ricerca fornisce una solida base. Apre la porta per ulteriori esplorazioni su come possiamo usare gli anticorpi non solo come strumenti per la diagnosi, ma potenzialmente anche come guide per i trattamenti.

Quindi, la prossima volta che qualcuno dice "anticorpi", puoi annuire con saggezza e pensarli come i supereroi dentro di noi, pronti a entrare in azione. E chissà, forse un giorno ci salveranno dalle allergie alimentari o da malattie come l'HIV!

Fonte originale

Titolo: Use of Antibody Structural Information in Disease Prediction Models Reveals Antigen Specific B Cell Receptor Sequences in Bulk Repertoire Data

Estratto: Convergent antibodies are highly similar antibodies elicited in multiple individuals in response to the same antigen. Convergent antibodies provide insight into shared immunological responses and show great promise as diagnostic biomarkers. They have typically been identified using methods that consider the amino acid sequence of the third complementarity-determining region (CDR3) of immunoglobulin heavy chain (IgH). In this study, we extend the definition of convergent antibodies to use structural information about the three IgH CDR regions (CDR1-3). We benchmark the performance of both definitions of convergence by their ability to predict disease status from bulk IgH sequencing data for two different diseases (HIV infection and food sensitization). We show that using predicted structural information outperforms prior approaches for the prediction of food sensitization status and performs on par for HIV infection status. Additionally, the structurally convergent antibody groups driving HIV prediction are from known HIV binders. Thus, the use of structural information allows for the identification of antigen specific antibody groups from bulk IgH sequencing data.

Autori: Onyekachi Nwogu, Kirandeep K. Gill, Carolina Moore, John W. Kroner, Wan-Chi Chang, Jeffrey Burkle, Mariana L. Stevens, Asel Baatyrbek kyzy, Emily R. Miraldi, Jocelyn M. Biagini, Ashley L. Devonshire, Leah Kottyan, Justin T. Schwartz, Amal H. Assa’ad, Lisa J. Martin, Sandra Andorf, Gurjit K. Khurana Hershey, Krishna M. Roskin

Ultimo aggiornamento: 2024-12-15 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627792

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627792.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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