·
·
Tecnología y ciencia
Una tecnología de nanodiscos permite estudiar proteínas virales en su estado natural, mejorando la comprensión de la interacción con anticuerpos para avanzar en vacunas.
Un avance en la tecnología de nanodiscos ha permitido a los científicos observar los virus de forma más realista, descubriendo detalles ocultos que podrían facilitar el desarrollo de vacunas más efectivas.
Los virus infectan células humanas con gran eficacia, principalmente gracias a proteínas especializadas que recubren su superficie externa. Estas proteínas son un objetivo fundamental en el diseño de vacunas. Para analizarlas, los investigadores suelen crear versiones sintéticas en laboratorio para estudiar la respuesta del sistema inmunitario. Sin embargo, estas versiones simplificadas omiten secciones importantes incrustadas en la membrana viral, lo que impide que las proteínas se comporten exactamente como en los virus reales, dificultando la comprensión de cómo los anticuerpos las reconocen y neutralizan.
Un equipo de Scripps Research, en colaboración con IAVI y otros socios, ha desarrollado una plataforma que permite examinar estas proteínas virales en una forma que se asemeja mucho a su estado natural. El método utiliza tecnología de nanodiscos, donde las proteínas se integran en partículas diminutas compuestas por lípidos, recreando un entorno similar a la membrana que conserva mejor su estructura y función. Esto ofrece a los científicos una visión más clara de la interacción entre proteínas virales y anticuerpos.
Este sistema, detallado en Nature Communications, se probó con proteínas de los virus del VIH y Ébola, que han sido difíciles de abordar con vacunas debido a que sus proteínas superficiales no son fácilmente detectadas por el sistema inmunitario. Los investigadores indican que esta técnica podría aplicarse también a otros virus con proteínas ancladas en membranas, como la influenza y el SARS-CoV-2.
En los virus reales, las proteínas de superficie están ancladas en una membrana lipídica y organizadas en formas específicas. Sin embargo, muchos estudios de laboratorio eliminan la porción que las fija a la membrana para facilitar su producción y análisis. Aunque esto simplifica los experimentos, oculta detalles cruciales, especialmente para anticuerpos que atacan regiones cercanas a la base de la proteína, próxima a la membrana.
Para superar esta limitación, el equipo incorporó las proteínas candidatas a vacunas dentro de nanodiscos, pequeñas y estables secciones de membrana que mantienen las proteínas en su lugar. Estos discos lipídicos imitan la capa externa del virus y conservan la forma en que los anticuerpos las reconocerían naturalmente. Además, el sistema es compatible con diversas técnicas estándar en el desarrollo de vacunas, como la medición de la unión de anticuerpos, el aislamiento de células inmunitarias y la obtención de imágenes de alta resolución.
“La clave fue integrar todos estos componentes en un sistema único, fiable y reproducible”, explicó Kimmo Rantalainen, primer autor y científico senior en el laboratorio de Schief. “Las piezas individuales existían, pero hacer que funcionaran juntas de forma escalable abre nuevas posibilidades para el análisis y diseño de vacunas.”
Para evaluar la plataforma, los investigadores se centraron en el VIH, estudiando una región conservada de su proteína de superficie cercana a la membrana. Esta zona es objetivo de un grupo de anticuerpos capaces de bloquear múltiples variantes del virus, ya que reconocen partes que permanecen relativamente inalteradas a pesar de las mutaciones, lo que es valioso para el diseño de vacunas.
Gracias al sistema de nanodiscos, el equipo obtuvo imágenes estructurales detalladas que muestran cómo estos anticuerpos interactúan con la proteína viral en un entorno de membrana realista. Estas imágenes revelaron características invisibles cuando la proteína se estudia aisladamente y sugieren mecanismos por los cuales ciertos anticuerpos neutralizan el virus al alterar las estructuras que necesita para infectar las células. Esta información puede orientar el desarrollo de vacunas que induzcan respuestas inmunitarias similares.
“La estructura nos proporcionó un nivel de detalle que antes no podíamos alcanzar”, señaló Rantalainen. “Nos mostró nuevas interacciones en la interfaz con la membrana y explicó por qué son importantes para la función de los anticuerpos.”
Los investigadores también validaron la plataforma con proteínas del virus del Ébola. En estas pruebas, los anticuerpos reconocieron y se unieron a las proteínas dentro del mismo entorno que simula la membrana, confirmando que el método no se limita a un solo virus.
Además de analizar estructuras, la plataforma permite estudiar cómo responde el sistema inmunitario a candidatos vacunales. Los nanodiscos pueden actuar como “cebo” molecular para aislar células inmunitarias que reconocen proteínas virales, ofreciendo una imagen más clara de la reacción del organismo ante diferentes diseños de vacunas. El proceso es más rápido y eficiente, reduciendo de un mes o más a aproximadamente una semana el tiempo necesario para comparar múltiples candidatos.
Aunque esta plataforma no es una vacuna en sí, constituye una herramienta potente para mejorar el desarrollo de vacunas, especialmente contra virus que han resultado difíciles de atacar con métodos tradicionales.
“Ofrece al campo una forma más realista y precisa de probar ideas en etapas tempranas”, destacó William Schief, profesor en Scripps Research y director ejecutivo de diseño de vacunas en el Centro de Anticuerpos Neutralizantes de IAVI. “Al perfeccionar el estudio de proteínas virales y respuestas de anticuerpos, esperamos que esta plataforma impulse vacunas de próxima generación contra algunos de los virus más complejos del mundo.”
