Cómo son los anticuerpos humanos que pueden bloquear múltiples coronavirus

Un equipo de científicos de Scripps Research y la Universidad de Carolina del Norte (UNC) encontró anticuerpos en la sangre de ciertos donantes de COVID-19 que pueden bloquear la infección de un amplio conjunto de coronavirus, específicamente, en personas que se han recuperado del virus y luego fueron vacunados. Y descubrieron que esto incluye no solo el SARS-CoV-2 que causa COVID-19, sino también el SARS-CoV-1 y el MERS-CoV.

El estudio detallado de los científicos sobre los anticuerpos y sus sitios de unión al virus, publicado el 15 de febrero de 2023 en la revista Immunity, podría conducir al desarrollo de una amplia vacuna contra el coronavirus y terapias de anticuerpos relacionadas. Ambos podrían usarse contra futuras pandemias de coronavirus, así como contra cualquier variante futura del SARS-CoV-2.

“Mostramos aquí que hay anticuerpos monoclonales humanos individuales que se pueden encontrar que protegen contra los tres coronavirus mortales recientes: SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 y MERS-CoV”, dice el coautor principal del estudio, Raiees Andrabi, investigador de instituto en el Departamento de Inmunología y Microbiología de Scripps Research.

Los otros coautores principales fueron Dennis Burton, PhD, profesor y James y Jessie Minor Presidente del Departamento de Inmunología y Microbiología, e Ian Wilson, PhD, Hansen Profesor de Biología Estructural y presidente del Departamento de Integración Estructural y Computacional. Biología. Los coautores principales de la UNC fueron el profesor Ralph Baric, PhD, y la profesora asistente Lisa Gralinski, PhD.

El SARS-CoV-2, junto con el SARS-CoV-1 (la causa del brote de SARS de 2002-04) y el MERS-CoV (la causa del síndrome respiratorio mortal de Oriente Medio), pertenecen a un amplio grupo de coronavirus conocidos como betacoronavirus. Estos virus mutan a un ritmo moderadamente alto, lo que crea un desafío importante para el desarrollo de vacunas y terapias de anticuerpos contra ellos. Así, en el caso del SARS-CoV-2, aunque las vacunas existentes han sido de gran ayuda para limitar el número de enfermedades y muertes por la pandemia, han surgido nuevas variantes del SARS-CoV-2 que pueden propagarse incluso entre los receptores de la vacuna.

Sin embargo, durante los últimos dos años, los laboratorios Andrabi/Burton y Wilson han encontrado evidencia de que el SARS-CoV-2 y otros betacoronavirus tienen un sitio vulnerable que no muta mucho. Este sitio, que se encuentra en la región S2 (o base) de la proteína del pico viral, está relativamente conservado en los betacoronavirus que infectan a una variedad de especies animales. Por el contrario, las vacunas actuales contra el SARS-CoV-2 se dirigen principalmente a la región S1 relativamente mutable de la proteína de pico viral, con la que el virus se une a los receptores de la célula huésped.

El sitio S2 juega un papel clave en cómo los betacoronavirus progresan desde la unión al receptor hasta la fusión de la membrana que permite la entrada a las células huésped en el tracto respiratorio.

En un estudio del que se informó el año pasado, los laboratorios Andrabi/Burton y Wilson descubrieron que algunos anticuerpos humanos pueden unirse a este sitio en el SARS-CoV-2 de una manera que aparentemente interrumpe la fusión viral y bloquea la infección. La existencia de un sitio tan vulnerable plantea la posibilidad de apuntar a él para brindar una protección amplia y duradera contra los betacoronavirus. Por lo tanto, los investigadores, para el nuevo estudio, realizaron una búsqueda más exhaustiva de anticuerpos anti-S2 en muestras de sangre de voluntarios humanos.

Estos voluntarios eran personas que se habían recuperado de COVID-19, habían sido vacunadas o se habían recuperado de COVID-19 y luego habían sido vacunadas. Para sorpresa de los investigadores, encontraron que los anticuerpos contra el sitio vulnerable S2 estaban presentes en la gran mayoría de los voluntarios del último grupo (personas que se habían recuperado de COVID-19 y luego habían sido vacunadas), pero con una frecuencia mucho menor en los demás. En general, los investigadores identificaron y caracterizaron 32 de estos anticuerpos dirigidos a S2.

En estudios de laboratorio de neutralización de virus y en estudios de desafío de virus con ratones en la UNC, los investigadores encontraron que varios de estos anticuerpos brindan una protección de una amplitud sin precedentes, no solo contra el SARS-CoV-2 sino también contra los betacoronavirus SARS-CoV-1 y MERS-CoV.

“En principio, es probable que una estrategia de vacunación que pueda inducir tales anticuerpos brinde una amplia protección contra un espectro diverso de betacoronavirus”, precisó Burton.

Los estudios estructurales de varios de los anticuerpos cuando se unen a S2 iluminaron sus sitios de unión y modos de unión comunes, proporcionando información clave que debería ayudar al desarrollo de futuras vacunas dirigidas a esta región. “Las estrategias de vacunas racionales dirigidas podrían aprovechar esta información molecular de las interacciones de estos anticuerpos con el dominio S2 para informar el diseño de vacunas pan-betacoronavirus”, afirmó Wilson.

De hecho, los investigadores ya han aplicado sus hallazgos al diseño inicial y las pruebas de un posible candidato a vacuna contra el “pan-betacoronavirus”, que, si tiene éxito, podría almacenarse para limitar futuras pandemias. Los investigadores también prevén una combinación terapéutica de diferentes anticuerpos dirigidos a S2, tal vez como un cóctel con anticuerpos contra otras regiones de punta, que podrían tomarse para prevenir la infección por un nuevo betacoronavirus o para reducir la enfermedad en aquellos que ya están infectados.