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Insights sobre as Respostas de Anticorpos na Recuperação da COVID-19

Analisando como as células B e os anticorpos reagem ao SARS-CoV-2.

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Índice

As Células B são um tipo de glóbulo branco que desempenha um papel fundamental no sistema imunológico. Quando as células B encontram substâncias estranhas, como proteínas virais, elas se ativam e produzem proteínas específicas chamadas Anticorpos. Esses anticorpos se ligam às substâncias estranhas, ajudando a neutralizá-las e a prevenir infecções. O processo de ativação das células B e a produção de anticorpos é essencial para combater infecções, incluindo vírus como o SARS-CoV-2, o vírus responsável pela COVID-19.

Papel dos Anticorpos nas Infecções

Os anticorpos podem ser úteis, neutros ou às vezes prejudiciais. Por exemplo, eles podem neutralizar um vírus impedindo que ele entre nas células humanas. Em outros casos, os anticorpos podem contribuir para efeitos prejudiciais, como aumentar a infecção viral ou desencadear doenças autoimunes, onde o sistema imunológico ataca erradamente as próprias células do corpo.

A variedade e a função dos anticorpos que uma pessoa possui podem afetar sua vulnerabilidade a infecções e doenças. Isso significa que indivíduos diferentes podem responder de maneiras diferentes ao mesmo agente infeccioso devido à composição única de seus anticorpos.

O Desafio de Identificar Respostas de Anticorpos

Identificar quais partes específicas de proteínas grandes e complexas desencadeiam uma resposta de anticorpos é complicado. As formas únicas das proteínas criam regiões diversas, conhecidas como Epítopos, onde os anticorpos podem se ligar. Métodos tradicionais focaram em estudar pedaços de proteínas mais simples e lineares, mas esses representam apenas uma pequena parte do quadro completo e podem não refletir com precisão a resposta imunológica a vírus intactos.

Melhorando a Identificação de Epítopos

Para identificar melhor regiões importantes nas proteínas onde os anticorpos podem se ligar, pesquisadores desenvolveram um novo método computacional. Esse método ajuda a prever quais pequenos segmentos de proteínas provavelmente manterão sua forma quando desconectados da proteína completa. Ao focar nesses segmentos estáveis, os cientistas podem identificar melhores candidatos a anticorpos que têm mais chances de serem eficazes contra vírus.

Essa abordagem foi aplicada ao vírus SARS-CoV-2, analisando especificamente pequenos segmentos de proteína com comprimento variando de 10 a 100 aminoácidos. Esses segmentos foram testados experimentalmente contra amostras de pacientes que se recuperaram da COVID-19 para ver como eles identificavam as respostas imunológicas presentes nesses pacientes.

Entendendo a Estrutura das Proteínas

As proteínas são feitas de longas cadeias de aminoácidos dobradas em formas específicas. A área de superfície que é acessível a solventes, chamada de área de superfície acessível ao solvente (SASA), é importante para entender como as proteínas interagem com os anticorpos. Analisando a SASA, os pesquisadores podem prever quais segmentos de proteína provavelmente permanecerão estáveis e manterão suas formas, tornando-os mais propensos a se ligarem efetivamente aos anticorpos.

Usando esse conhecimento, os pesquisadores dividiram a proteína do SARS-CoV-2 em vários segmentos, calcularam a SASA para cada segmento e identificaram quais tinham um baixo valor de ΔASAr. Segmentos com esse valor baixo devem manter melhor suas formas quando separados do resto da proteína, o que é essencial para criar vacinas ou tratamentos eficazes.

Validação Através de Estudos Experimentais

Para validar suas previsões computacionais, os pesquisadores realizaram experimentos com amostras de sangue coletadas de pacientes que se recuperaram da COVID-19. Eles observaram quão bem os segmentos previstos eram reconhecidos pelos anticorpos nessas amostras. Os resultados mostraram uma forte correlação entre a análise computacional e os dados experimentais, confirmando que o método poderia prever efetivamente epítopos relevantes.

Descoberta de Epítopos Chave

Entre os diferentes segmentos de proteína analisados, vários se mostraram particularmente imunogênicos, o que significa que desencadearam uma forte resposta imunológica. Um candidato notável foi um segmento da Proteína de Membrana do vírus SARS-CoV-2, chamado M1. Esse peptídeo, composto pelos primeiros 19 aminoácidos da proteína de Membrana, mostrou uma resposta dominante de IgM em comparação com outros tipos de anticorpos.

O padrão incomum de respostas de anticorpos observado para esse segmento levantou questões sobre seu papel na resposta imunológica. A maioria dos anticorpos normalmente muda de IgM para IgG ao longo do tempo, mas muitos indivíduos mantiveram altos níveis de IgM em resposta ao M1.

Impacto dos Tipos de Anticorpos na Gravidade da COVID-19

Observações de pacientes mostraram que aqueles com altos níveis de anticorpos IgM contra M1 frequentemente apresentavam sintomas de COVID-19 mais graves. Isso indica que a presença de IgM específica para M1 poderia servir como um marcador para entender a gravidade da doença.

Os pesquisadores analisaram múltiplas coortes de pacientes e encontraram um padrão forte: altos níveis de IgM M1 correlacionaram-se com doença grave de COVID-19. O estudo tinha como objetivo determinar se essa correlação poderia ajudar a prever resultados clínicos e informar decisões de tratamento.

O Papel da Proteína de Membrana

A proteína de Membrana do SARS-CoV-2 desempenha um papel significativo na estrutura e nas funções do vírus. Essa proteína é muito abundante na superfície do vírus, apresentando seu segmento M1 de maneira altamente repetitiva, o que pode levar a respostas únicas de anticorpos.

Estudando como essa proteína interage com células imunológicas, os pesquisadores começaram a entender por que certos anticorpos, especialmente IgM, eram produzidos em maiores quantidades. Eles sugeriram que o segmento M1 poderia atuar como um antígeno independente de T, ou seja, pode ativar as células B sem a ajuda das células T, resultando em uma resposta imunológica rápida.

Investigando Respostas de Anticorpos a Longo Prazo

Para investigar mais a fundo a relação entre respostas de anticorpos e COVID-19, os pesquisadores examinaram indivíduos que se recuperaram do vírus ao longo do tempo. Eles testaram a persistência de anticorpos IgM M1 nesses indivíduos, particularmente aqueles que apresentavam sintomas de COVID longa.

As descobertas sugeriram que alguns indivíduos mantiveram níveis elevados de IgM M1 muito tempo após a infecção inicial. Os pesquisadores notaram que essa resposta de anticorpos persistente estava associada a certos sintomas, como fadiga e ansiedade.

Implicações para a Pesquisa sobre COVID Longa

Entender a relação entre IgM M1 e os sintomas de COVID longa poderia ajudar a identificar potenciais biomarcadores para essa condição. A pesquisa enfatiza a importância de acompanhar as respostas de anticorpos ao longo do tempo para entender melhor como elas afetam a recuperação e a saúde a longo prazo.

O IgM M1 persistente foi associado a fadiga significativa e distúrbios de humor entre indivíduos muito depois que seus sintomas de COVID-19 haviam resolvido. Isso sugere a necessidade de investigar mais a fundo como essas respostas imunológicas podem se relacionar com resultados de saúde a longo prazo.

Conclusão

A pesquisa fornece insights valiosos sobre como o sistema imunológico responde ao SARS-CoV-2, especialmente através do estudo das células B e anticorpos. Ao desenvolver métodos computacionais para prever segmentos imunogênicos das proteínas, os pesquisadores estão mais bem equipados para entender a resposta imunológica e descobrir potenciais caminhos para tratamento e prevenção.

Estudos continuados sobre os papéis de tipos específicos de anticorpos, como o IgM no contexto de diferentes segmentos de proteínas, poderiam abrir novas avenidas para aplicações clínicas e melhorar nossa compreensão de condições pós-virais, incluindo COVID longa.

Fonte original

Título: Structural epitope profiling identifies antibodies associated with critical COVID-19 and long COVID

Resumo: Even within a single protein, antibody binding can have beneficial, neutral, or harmful effects during the response to infection. Resolving a polyclonal antibody repertoire across a pathogens proteome to specific epitopes may therefore explain much of the heterogeneity in susceptibility to infectious disease. However, the three-dimensional nature of antibody-epitope interactions makes the discovery of non-obvious targets challenging. We implemented a novel computational method and synthetic biology pipeline for identifying epitopes that are functionally important in the SARS-CoV-2 proteome and identified an IgM-dominant response to an exposed Membrane protein epitope which to our knowledge is the strongest correlate of severe disease identified to date (adjusted OR 72.14, 95% CI: 9.71 - 1300.15), stronger even than the exponential association of severe disease with age. We also identify persistence (> 2 years) of this IgM response in individuals with longCOVID, and a correlation with fatigue and depression symptom burden. The repetitive arrangement of this epitope and the pattern of isotype class switching is consistent with this being a previously unrecognized T independent antigen. These findings point to a coronavirus host-pathogen interaction characteristic of severe virus driven immune pathology. This epitope is a promising vaccine and therapeutic target as it is highly conserved through SARS-CoV-2 variant evolution in humans to date and in related coronaviruses (e.g. SARS-CoV), showing far less evolutionary plasticity than targets on the Spike protein. This provides a promising biomarker for longCOVID and a target to complement Spike-directed vaccination which could broaden humoral protection from severe or persistent disease or novel coronavirus spillovers. One-Sentence SummaryUsing a novel protein-structure-based B cell epitope discovery method with a wide range of possible applications, we have identified a simple to measure host-pathogen antibody signature associated with severe COVID-19 and longCOVID and suggest the viral Membrane protein contains an epitope that acts as a T independent antigen during infection triggering extrafollicular B cell activation.

Autores: Patrick K.A. Kearns, C. Dixon, M. Badonyi, K. Lee, R. Czapiewski, O. Fleming, P. Nadukkandy, L. Gerasimivicius, R. Sahputra, B. Potts, S. Benton, J. Guy, S. Neilson, H. Wise, S. Jenks, K. Templeton, CIRCO, C. Dold, T. Lambe, A. Pollard, A. J. Mentzer, J. Knight, COMBAT, S. Dunachie, P. Klenerman, E. Barnes, A. Carson, L. McWhirter, T. Hussell, R. Fragkoudis, S. Rosser, D. Cavanagh, G. Cowan, M. Menon, J. A. Marsh, D. A. Kleinjan, N. Gilbert

Última atualização: 2024-05-31 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.07.11.22277368

Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.07.11.22277368.full.pdf

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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