Investigadores de la UC Santa Cruz han desarrollado un ensayo serológico novedoso para la detección de anticuerpos contra el SARS-CoV-2, el coronavirus que causa el COVID-19.
Rebecca DuBois, profesora asociada de ingeniería biomolecular en UC Santa Cruz, dijo que el nuevo método que desarrolló su equipo es tan preciso como las pruebas de anticuerpos más confiables actualmente disponibles, pero es menos complejo y se puede realizar mucho más rápido.
El estándar de oro para las pruebas serológicas es un método de laboratorio complejo llamado ELISA que tarda de cuatro a seis horas en ejecutarse y proporciona resultados cuantitativos que indican la fuerza de la respuesta inmune. Los ensayos más sencillos que utilizan tiras reactivas proporcionan resultados rápidos, pero son menos fiables y nono cuantificar los niveles de anticuerpos.
El nuevo método, llamado ensayo inmunoabsorbente de interferometría de biocapa BLI-ISA, proporciona resultados cuantitativos completos en menos de 20 minutos. DuBois y sus colegas describieron el ensayo en un artículo publicado el 10 de diciembre en Informes científicos .
"Nuestro ensayo es tan sensible, si no mejor, que otros ensayos para detectar niveles bajos de anticuerpos, y la especificidad [tasa de falsos positivos] es tan buena como las mejores pruebas de anticuerpos que existen", dijo DuBois. "Combina las ventajasde las tiras reactivas que tardan 20 minutos con los resultados cuantitativos y mayor rendimiento de ELISA. "
Una prueba de anticuerpos positiva indica una infección previa con el virus. Sin embargo, estas pruebas no se utilizan para diagnosticar infecciones activas, lo que requiere una prueba diferente que detecte el material genético del virus o los antígenos del virus. Los anticuerpos son proteínas producidas por el sistema inmunológico quereconocer y unirse a los antígenos del virus.
Las pruebas serológicas son importantes para comprender la propagación del coronavirus al determinar cuántas personas de una población se han infectado. Las pruebas también se utilizan para evaluar las respuestas a las vacunas experimentales tanto en personas como en animales de laboratorio. La información cuantitativa sobre los niveles de anticuerpos podríaserá especialmente importante en el futuro si los científicos pueden determinar que se necesita un cierto nivel de anticuerpos particulares para brindar protección contra la infección por el coronavirus.
"Eso aún no se ha determinado, pero sabemos que las personas que han sido infectadas con el SARS-CoV-2 tienen niveles muy diversos de anticuerpos, y no sería sorprendente encontrar que por debajo de un nivel de línea de base es posible que no esténprotector ", dijo DuBois." Por lo tanto, es realmente útil tener esa capacidad cuantitativa para saber cuál es el estado de anticuerpos de una persona, ya sea de una infección pasada o de una vacuna ".
El nuevo método BLI-ISA utiliza interferometría de biocapa, una técnica óptica para medir las interacciones entre moléculas mediante la detección de la unión de moléculas a la punta de un biosensor de fibra óptica. Los instrumentos necesarios para realizar la interferometría de biocapa son cada vez más comunes en los laboratorios de investigaciónEl instrumento BLI en UCSC es utilizado por varios grupos de investigación, y DuBois lo ha estado usando en su investigación para estudiar las interacciones anticuerpo-antígeno.
El nuevo ensayo serológico implica varios pasos realizados por el instrumento en un formato automático de "sumergir y leer". En el primer paso, la punta del biosensor se sumerge en una solución que contiene el antígeno una proteína viral que es reconocida porel anticuerpo que se va a analizar. A medida que el antígeno se une a la punta del biosensor, genera una señal que se puede utilizar para el control de calidad para garantizar la coherencia en el paso de carga del antígeno. A continuación, después de sumergirlo en una solución de lavado, el biosensor se sumerge enmuestra de plasma sanguíneo, generando una señal cuando los anticuerpos se unen al antígeno.
El sistema inmunológico produce diferentes tipos de anticuerpos, llamados isotipos, incluido el IgM, que se produce al principio de la infección y disminuye más tarde, y el IgG, que se produce más tarde y persiste por más tiempo. En el paso de unión del anticuerpo, el instrumento BLI detecta cualquiertipo de anticuerpo que se une al antígeno.
"Dependiendo de cuándo se tomó la muestra de sangre después de la infección, puede haber diferentes tipos de anticuerpos, y este paso nos da el nivel total de anticuerpos", dijo DuBois.
El siguiente paso detecta y cuantifica los anticuerpos IgG específicamente midiendo la unión de los anticuerpos anti-IgG. Por lo tanto, el ensayo proporciona mediciones cuantitativas tanto de los anticuerpos totales como de los anticuerpos IgG, y también se puede diseñar para medir diferentes isotipos.
En respuesta a la infección con el coronavirus, el sistema inmunológico produce anticuerpos contra una variedad de diferentes antígenos del coronavirus. La mayoría de los métodos de prueba serológica para el SARS-CoV-2 están diseñados para detectar anticuerpos contra las proteínas estructurales del virus, como la proteína espiga,que incrusta la superficie del virus y le permite unirse a las células humanas y entrar en ellas. Los anticuerpos contra una parte de la proteína de pico, el dominio de unión al receptor, o RBD, son de particular interés porque son efectivos para neutralizar el virus enensayos de laboratorio.
El equipo de DuBois desarrolló y probó el nuevo ensayo usando antígenos RBD, pero señaló que se puede usar para detectar una amplia gama de antígenos. El instrumento BLI permite una "multiplexación" fácil, lo que significa que se pueden ejecutar múltiples pruebas en paralelo en elmisma muestra de sangre para detectar anticuerpos contra diferentes antígenos virales, así como diferentes isotipos de anticuerpos.
Debido a que requiere equipo de laboratorio, BLI-ISA no se puede usar como una prueba en el punto de atención en consultorios médicos o farmacias. Pero permite un procesamiento de muestras de alto rendimiento y es más rápido y menos laborioso que otras pruebas de laboratorio cuantitativas.como ELISA, ensayo inmunofluorescente e inmunoensayo quimioluminiscente. La cantidad de sangre necesaria para la prueba se puede obtener con un pinchazo en el dedo.
Otra ventaja de BLI-ISA sobre otros métodos es la facilidad de estandarizar el ensayo para que una muestra dé los mismos resultados cuantitativos en pruebas repetidas en diferentes momentos o en diferentes laboratorios. ELISA requiere un paso de amplificación de señal basado en enzimas, que puedevarían dependiendo de la temperatura y otros factores, lo que resulta en mucha más variabilidad de prueba a prueba en las mediciones cuantitativas.
El primer autor John Dzimianski, investigador postdoctoral en el laboratorio de DuBois, dijo que el nuevo ensayo podría ser especialmente útil para los investigadores en el desarrollo de vacunas. "Este método proporciona una forma estandarizada de cuantificar los niveles de anticuerpos, que podría usarse para comparar respuestas de anticuerpos a diferentescandidatos a vacunas. Además, ejecutar el ensayo en sí es sencillo, y requiere poco más que presionar un botón ", dijo." Es una herramienta simple pero poderosa ".
El equipo de DuBois también está interesado en utilizar el ensayo para realizar un estudio de vigilancia para evaluar la prevalencia de infecciones por coronavirus en ciertos grupos de la comunidad de Santa Cruz. El equipo está explorando oportunidades de financiamiento para este proyecto de investigación.
Además de DuBois y Dzimianski, los autores del nuevo estudio incluyen al estudiante graduado Nicholas Lorig-Roach; la científica del proyecto Sarah O'Rourke; Jacqueline Kimmey, profesora asistente de microbiología y toxicología ambiental; y David Alexander en Ontera, una ciudad de Santa Cruz.empresa de biotecnología. Este trabajo fue financiado por la Oficina del Presidente de UC, UCSC, la Fundación de la Familia Michael-David y donantes del Fondo de Virus Respiratorio de UC Santa Cruz.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Cruz . Original escrito por Tim Stephens. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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