El microchip detecta las lagunas de vacunación
Un nuevo microchip analiza en paralelo los anticuerpos contra la corona, el sarampión, la difteria y el tétanos, con una sola gota de sangre
Científicos del campus de investigación InfectoGnostics de Jena han desarrollado una nueva micromatriz que puede utilizarse para detectar anticuerpos contra una amplia gama de agentes infecciosos. Con una sola gota de sangre del paciente, es posible comprobar si el sistema inmunitario ha respondido a una vacuna o si existe inmunidad mediada por anticuerpos tras la infección. Los socios del campus, el Instituto Leibniz de Tecnologías Fotónicas (Leibniz-IPHT), fzmb GmbH, Virion\Serion GmbH y el Hospital Universitario de Jena (UKJ) cooperaron para desarrollar y validar la prueba. Los resultados se publicaron en la revista científica "Scientific Reports" y están disponibles de forma gratuita (DOI: 10.1038/s41598-022-10823-7).
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Para defenderse de las enfermedades infecciosas y de las sustancias extrañas, el sistema inmunitario humano produce proteínas especiales contra el patógeno, los llamados anticuerpos. Sin embargo, estos anticuerpos no se dirigen contra todo el patógeno, sino que siempre se unen a estructuras moleculares muy específicas del intruso, también conocidas como "antígenos", utilizando el principio de llave y cerradura. Los científicos de InfectoGnostics han desarrollado ahora una plataforma de pruebas en el proyecto RESISTOVAC en la que se pueden aplicar docenas de estos antígenos. Así, una sola gota de sangre del paciente puede utilizarse para analizar en paralelo varios anticuerpos contra enfermedades infecciosas comunes y nuevas.
El enfoque central del desarrollo fue inicialmente un cribado más preciso de la reacción inmune al coronavirus. Para ello, se utilizó el llamado microarray de proteínas: Se trata de un chip de unos pocos milímetros de tamaño en el que se aplican varios antígenos y se unen como moléculas de captura. Si los anticuerpos de la sangre del paciente se juntan con los antígenos correspondientes en el chip, un método especialmente desarrollado hace que los campos de prueba correspondientes cambien de color en la micromatriz: un anticuerpo buscado debe haber estado presente en la sangre.
Para validar la fiabilidad de esta detección, los investigadores de InfectoGnostics aplicaron diferentes antígenos del SARS-CoV-2 a la micromatriz y los probaron con muestras reales de los pacientes de Covid 19 de Turingia: "Queríamos detectar los anticuerpos IgG de formación relativamente tardía, una especie de memoria a largo plazo del sistema inmunitario contra los componentes de un patógeno. Para detectarlos, aplicamos 18 combinaciones de antígenos del virus de la corona como moléculas de captura", explica Sindy Burgold-Voigt, primera autora del estudio y estudiante de doctorado en el Leibniz-IPHT.
Cooperación de varios socios del campus de investigación de InfectoGnostics
La micromatriz fue diseñada por los científicos del Leibniz-IPHT del grupo de trabajo "Diagnóstico óptico-molecular y tecnología de sistemas", dirigido por el profesor Ralf Ehricht, junto con los desarrolladores de fzmb GmbH en Bad Langensalza. El microarray se fabricó finalmente sobre la base del sistema "Inter-Array" de fzmb GmbH. Otra empresa asociada a InfectoGnostics, Virion\Serion GmbH, también proporcionó antígenos para Corona y otros patógenos.
Para la referenciación del antígeno y la validación de la prueba, el Hospital Universitario de Jena proporcionó muestras del biobanco y datos de su estudio Corona 2020 "CoNAN" en Neustadt am Rennsteig. El pueblo, situado en el norte de Turingia, fue completamente puesto en cuarentena al principio de la pandemia y registrado sistemáticamente por los investigadores de la UKJ en un estudio epidemiológico.
Los sistemas inmunitarios reaccionan de forma extremadamente individual a los coronavirus
En su evaluación, los científicos descubrieron que la respuesta inmunitaria varía mucho de un individuo a otro: por ejemplo, algunos pacientes sólo habían desarrollado anticuerpos contra una proteína que envuelve el material genético del virus, la nucleocápside. Otros pacientes, sin embargo, tenían anticuerpos contra la llamada proteína de la espiga, las estructuras puntiagudas con las que el virus se adhiere a las células humanas. Otros tenían anticuerpos coincidentes contra ambos antígenos de la corona.
La combinación inteligente de diferentes antígenos en una sola prueba puede ser, por tanto, de gran importancia para la comprensión de la defensa inmunitaria de los anticuerpos y el trabajo sobre nuevas vacunas, explica Sindy Burgold-Voigt: "Para el desarrollo posterior y el análisis de la eficacia de las vacunas, es extremadamente importante que la investigación disponga de una herramienta de diagnóstico con la que se pueda obtener una visión general rápida de la respuesta inmunitaria".
Un microarray para todas las vacunas de la STIKO podría dar pistas sobre las lagunas de vacunación
Además de varias estructuras superficiales del coronavirus, también se pusieron a prueba tres antígenos de los patógenos de la difteria, el sarampión y el tétanos, a los que suelen reaccionar las personas vacunadas. También en este caso se detectó con éxito la correspondiente respuesta de anticuerpos en los individuos vacunados. "Así pudimos demostrar que podemos ampliar la prueba de forma flexible y detectar diferentes anticuerpos durante una sola prueba en la sangre del paciente. Por tanto, en el futuro podríamos recopilar un microarray para todas las vacunas recomendadas por la STIKO, con el que podríamos detectar posibles lagunas de vacunación de forma rápida y barata", explica Sindy Burgold-Voigt.
El desarrollo de la prueba contó con el apoyo del Ministerio Federal de Educación e Investigación como parte del proyecto líder de InfectoGnostics, RESISTOVAC, cuyo objetivo es desarrollar pruebas POC para determinar el estado inmunitario y los factores de resistencia bacteriana. Además, el estudio fue financiado por el Estado Libre de Turingia y cofinanciado por fondos de la Unión Europea en el marco del Fondo Social Europeo (FSE).
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
Publicación original
Burgold-Voigt S, Müller E, Zopf D, Monecke S, Braun SD, Frankenfeld K, Kiehntopf M, Weis S, Schumacher T, Pletz MW, Ehricht R; CoNAN Study Group. Development of a new antigen-based microarray platform for screening and detection of human IgG antibodies against SARS-CoV-2. Sci Rep. 2022 May 16;12(1):8067.
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