Una ruta importante hacia la creación de vacunas eficaces contra el virus del dengue y el Zika involucra la proteína E que cubre la superficie de cada partícula viral. Si pudiéramos desarrollar anticuerpos fuertes contra esta proteína E, ese sería el quid de una vacuna formidable:basado en el hecho importante de que las proteínas 180 E vienen en pares. Pero crear una vacuna de este tipo ha resultado difícil por varias razones. Ahora los investigadores de la Facultad de Medicina de la UNC han delineado los detalles de una barrera importante para una vacuna prometedora. Es algo que nosotrostodos tienen una temperatura corporal natural de aproximadamente 98.6 grados. Estudios previos en el laboratorio de Aravinda de Silva han demostrado que los humanos crean fuertes anticuerpos contra la proteína E en la superficie del virus, lo que sugiere que una versión soluble de la proteína E llamada sRecE podríahacer una buena vacuna
Desafortunadamente, hasta ahora esto no ha funcionado, y las vacunas basadas en sRecE han fallado. Investigadores de la UNC dirigidos por Brian Kuhlman, PhD, profesor de bioquímica y biofísica, y Aravinda de Silva, PhD, profesora de microbiología e inmunología, han demostradoesa temperatura corporal reduce la propensión de emparejamiento de sRecE y su capacidad de ser reconocida por estos anticuerpos fuertes.
Estos hallazgos, publicados en el Revista de Química Biológica , sugiera que estabilizar la propensión de emparejamiento de sRecE puede ser crítico para crear una vacuna efectiva. "Hemos demostrado cómo nuestra temperatura corporal natural subvierte la potencia de sRecE y cómo el futuro desarrollo de vacunas basadas en sRecE necesita tener en cuenta la temperatura desde el principio", dijo el estudiante graduado de UNC Stephan Kudlacek, el primer autor en el JBC papel
Después de décadas de intensa investigación, el desarrollo de vacunas contra el dengue y el virus del Zika ha tenido un éxito limitado. Estos flavivirus transmitidos por mosquitos son un problema importante de salud pública. Más del 50 por ciento de la población mundial está en riesgo de infección, cientos de millones de personasestán infectados y un gran porcentaje de ellos se enfrentan a síntomas graves y debilitantes. La infección por dengue puede conducir a una enfermedad hemorrágica potencialmente mortal. Mientras tanto, el reciente brote de Zika ha relacionado la infección por Zika con trastornos neurológicos graves, como la microcefalia en bebés y Guillain-BarréSíndrome en adultos. Por estas razones, el desarrollo de vacunas se ha intensificado para proteger contra el dengue y el zika.
El desarrollo de vacunas es desafiante porque hay cuatro serotipos o "sabores" diferentes del dengue, y una vacuna debe proporcionar la misma protección contra cada uno de ellos. Además, se debe crear una vacuna para que no promueva el sistema inmunitariopara producir anticuerpos que reconocen pero no pueden neutralizar el virus. Si eso sucede, el dengue y el Zika pueden usar estos anticuerpos para infectar las células del sistema inmunitario y hacer que la infección sea más grave, esto se denomina mejora dependiente de anticuerpos.
Este problema inherente es la razón por la cual la Dengvaxia, la única vacuna autorizada para el dengue, ahora solo se recomienda su uso en personas con inmunidad parcial al dengue obtenida de una infección previa por dengue porque la vacuna parece aumentar el riesgo de enfermedad grave cuando se usaen personas que nunca han estado expuestas al virus, y la vacuna proporciona protección parcial entre los diferentes serotipos del dengue.
La superficie del dengue y las partículas virales del Zika son estructuralmente similares. Ambos virus están recubiertos con una sola proteína, llamada proteína de envoltura E. Cada virus contiene 180 copias de la proteína E en la superficie, en pares de dos,conocidos como homodímeros. Una versión soluble de la proteína E, llamada sRecE, puede formar la misma estructura de homodímero observada por las proteínas E en la superficie del virus. Los pacientes infectados con Dengue y Zika desarrollan anticuerpos neutralizantes y protectores que se dirigen a regiones específicas en elLa proteína E llamada epítopos. Este conocimiento ha llevado a los investigadores a probar si la proteína E o sRecE pueden servir como vacunas efectivas. Desafortunadamente, las vacunas basadas en sRecE han tenido un desempeño pobre.
Otros investigadores han descubierto que muchos de los anticuerpos neutralizantes más potentes aislados de pacientes humanos se unen a epítopos que están presentes en el homodímero de la proteína E en la superficie del virus, mientras que los anticuerpos débilmente neutralizantes que promueven la mejora de la enfermedad se unen a un sitio enel monómero de la proteína E: una única copia de la proteína E, conocida como el bucle de fusión. Una clase particular de los potentes anticuerpos llamados anticuerpos E Dimer Epitope EDE reconoce sorprendentemente una región de la proteína E tanto en el dengue como en el zika.Estos anticuerpos son capaces de neutralizar los cuatro serotipos del dengue y el Zika. Estos descubrimientos sugieren que para crear vacunas efectivas, será importante diseñar antígenos que presenten estos epítopos diméricos recién descubiertos.
Los epítopos específicos de dímero podrían ser el tipo más sencillo de crear, si se usan proteínas recombinantes como sRecE. Y se ha propuesto que los homodímeros de sRecE pueden funcionar como vacunas eficaces.
Pero los estudios han sugerido que nuestra temperatura corporal natural de 98.6 grados cambia la capacidad de la proteína E para emparejarse y formar homodímeros en la superficie del virus. Como sRecE es un antígeno prometedor para el desarrollo de vacunas, y dado que la estabilidad del homodímero sRecE es importante paraAl presentar epítopos de anticuerpos dímeros como el EDE para la vacunación, los laboratorios de Kuhlman y de Silva intentaron comprender cómo la temperatura afecta la estabilidad de la proteína sRecE y su capacidad para formar homodímeros.
"Utilizamos una serie de técnicas biofísicas para responder estas preguntas", dijo Kudlacek. "Como se observó típicamente, descubrimos que las temperaturas más frías ayudan a mantener las proteínas en su estructura nativa o activa. Debido a esto, luego probamos para ver cómoLa secreción de tres serotipos del dengue y en el Zika puede formar homodímeros, como se ve en la superficie del virus, en el tampón a temperatura ambiente "
Los investigadores de UNC descubrieron que el dengue y el Zika sRecE forman homodímeros a temperatura ambiente ". Pero cuando hicimos el experimento a temperatura fisiológica [98 ° F], todos los sRecE, incluido el dengue serotipo 2 DENV2 y los homodímeros Zika sRecE,- se desmoronaron y se convirtieron en monómeros. Este resultado mostró que los cambios fisiológicos de la proteína E inducidos por la temperatura observados en la superficie del virus también se producen en el sRecE ". Un análisis posterior mostró que la capacidad del DENV2 sRecE para formar homodímeros a la temperatura corporal se reduce 150 vecesen comparación con la capacidad de formar homodímeros a temperatura ambiente.
Entonces, los investigadores se preguntaron: dado que la dimerización de sRecE se reduce a temperatura fisiológica, ¿los anticuerpos que reconocen específicamente el dímero E pueden unirse al dengue y al Zika sRecE a temperatura fisiológica? Probaron esto y descubrieron que los homodímeros de dengue y Zika sRecE se cayerona 98.6F, eliminando así los epítopos del dímero presentes en el homodímero sRecE y reduciendo la unión del anticuerpo.
"Nuestros resultados muestran que, a temperatura corporal, la presencia de homodímeros de dengue y Zika sRecE se reduce considerablemente, y la presencia de monómero sRecE aumenta", dijo Kudlacek. "Esto proporciona una explicación de por qué las estrategias de vacuna basadas en sRecE anterioresse han desempeñado mal, ya que la temperatura corporal favorece la sRecE del monómero, enfocando así el sistema inmune en la generación de anticuerpos neutralizantes más débiles, lo que puede mejorar la enfermedad, en lugar de producir anticuerpos neutralizantes potentes específicos para dímeros ".
Para el desarrollo futuro de vacunas basadas en sRecE, este trabajo sugiere que el homodímero sRecE necesita ser rediseñado para que sea estable a la temperatura corporal para que el sistema inmune pueda generar anticuerpos específicos de dímero E lo suficientemente fuertes como para proteger contra la enfermedad en lugar de mejorarlo.
Los Institutos Nacionales de Salud y los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades financiaron esta investigación.
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Materiales proporcionado por Cuidado de la salud de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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