anticorpos neutralizantes - o sistema imunológico herói

por Sebastian Fiedler, chefe de ciências da vida do cientista de aplicação da Fluidic Analytics

doenças infecciosas — a problema do passado ou do presente?

a medicina moderna forneceu um conjunto excepcional de ferramentas para prevenir e tratar doenças infecciosas - condições que dizimavam a população humana com assustadora regularidade. enquanto o mundo luta para lutar contra o COVID-19 pandemia, porém, somos fortemente lembrados de que as doenças infecciosas não são apenas um problema do passado.

não são apenas pandemias globais como COVID-19 que fogem das ferramentas da medicina moderna. Nós estão, na verdade, travando essa batalha todos os dias e em várias frentes. os humanos permanecem sob constante ataque de bactérias e vírus, e mesmo nos tempos modernos patógenos ainda causam a morte de milhões de pessoas ao redor do mundo a cada ano .

Como você pega uma doença infecciosa?

doenças infecciosas são causadas por uma variedade de microorganismos patogênicos, incluindo bactérias, vírus, fungos e parasitas. Estes patógenos normalmente entram em nosso corpo através da boca, olhos, nariz ou feridas abertas.

uma vez dentro de nossos corpos, estes microorganismos tiram vantagem de novo ambiente favorável e rapidamente começar a se multiplicar. Este processo pode danificar gravemente e até matar as células hospedeiras, resultando em células visíveis e frequentemente bem descritas sintomas de doenças específicas.

Felizmente, nossos corpos não estão totalmente sem defesa porque os patógenos desencadeiam uma resposta imunológica para ajudar a combater a infecção. Este a atividade, infelizmente, também pode criar danos colaterais dentro do corpo, com febre, erupção cutânea, inflamação e mal-estar geral - todas as características de uma resposta imune ativa.

Felizmente, a medicina moderna forneceu antibióticos poderosos que são eficazes no apoio à nossa própria resposta imunológica em um amplo espectro de patógenos bacterianos. O tratamento de infecções virais, entretanto, tem sido muito mais desafiador, e terapêuticas confiáveis ​​até agora escaparam de nossos melhores esforços. A abordagem mais eficaz para combater infecções virais ainda é a prevenção com o uso de vacinas que ativam o sistema imunológico antes do primeiro encontro.

O que acontece quando um vírus entra no corpo?

Quando um vírus entra no corpo humano, ele literalmente “vai viral ”, produzindo tantas cópias de si mesmo quanto possível. Para fazer isso, o vírus explora a próprio metabolismo para liberar as novas cópias do vírus em o corpo, iniciando o ciclo de infecção repetidamente. uma vez que as células são infectadas, a função natural está gravemente prejudicada e, pior ainda, eles frequentemente morrem. O déficit resultante de células funcionais é a causa da falência de tecidos e órgãos, às vezes a um grau que é fatal.

mas, como mencionado anteriormente, nosso sistema imunológico não nos deixa indefesos contra vírus. Para prevenir uma propagação viral em grande escala em nossos corpos, vários mecanismos inatos nos protegem em cada estágio da infecção.

A primeira vez que encontramos um vírus novo, ele normalmente evita a detecção pelo sistema imunológico e é capaz de entrar em uma célula saudável.

nesta fase, este agora infectado a célula utilizará seu mecanismo de defesa interno para exibir fragmentos do vírus em sua superfície usando proteínas receptoras especiais. Este a exibição de fragmentos de vírus alerta o corpo de que a célula está infectada e ativa o sistema imunológico para matar e eliminar a célula antes que o vírus possa se espalhar.

além disso, as células infectadas também produzirão moléculas, chamadas interferons, que interferem diretamente no processo de replicação viral para retardar a taxa de reprodução. interferons também enviam um sinal de alerta útil para células próximas para alertá-los da crescente ameaça viral.

anticorpos - nossa melhor defesa

A melhor defesa contra vírus, no entanto, é para interromper a infecção em seu caminho. Este O mecanismo imunológico é possibilitado não pelas próprias células, mas por anticorpos que podem identificar e eliminar os vírus antes que iniciar o ciclo de infecção.

ao longo de nossas vidas, nossos corpos produzem milhares de diferentes tipos de anticorpos que compreendem nossa mediada por anticorpos resposta imune . anticorpos são proteínas produzidas pelas células b, que são um tipo especializado de células sanguíneas. uma vez produzidos, estes anticorpos patrulham nosso sistema circulatório e tecidos, prontos para lidar com os patógenos.

os anticorpos têm vários mecanismos para prevenir infecções. Eles pode neutralizar vírus diretamente para proibir sua entrada em a célula hospedeira, ou eles pode se aglomerar em torno de um vírus para aumentar sua visibilidade para outras células imunológicas. uma vez ligados a um vírus, os anticorpos também podem marcar o vírus para fagócitos, que por sua vez ingerem e destroem o patógeno.

Quando um vírus entra no corpo humano, ele literalmente “vai viral ”,
produzindo tantas cópias de si mesmo quanto possível.

Nosso anticorpos ' capacidade de reconhecer e se ligar a patógenos começa com estrutura. os anticorpos totalmente montados têm a forma da letra “Y”.

O topo dos dois “braços” do “Y” é onde a mágica acontece. imagine os braços como milhares de diferentes quebra-cabeças peças que dão a cada anticorpo uma forma única. cada um daqueles anticorpo quebra-cabeça peças tem o potencial de se ajustar a antígenos de vírus específicos, enquanto se ajustam mal a outros.

Quanto melhor o ajuste do anticorpo e do antígeno, maior sua afinidade entre si. em outras palavras, quanto mais fortes eles se ligam um ao outro, mais eficaz é o anticorpo na prevenção da infecção pelo vírus.

figura 1: Quanto melhor o anticorpo e o antígeno se ajustam, mais fortes eles se ligam um ao outro, mais eficaz é o anticorpo na prevenção da infecção pelo vírus.

Como os anticorpos neutralizantes ganham super-herói status?

Para infectar, os vírus devem primeiro entrar em uma célula saudável. Eles realizam a entrada na célula ligando-se a moléculas receptoras na superfície de células hospedeiras. Para exemplo, SARS-CoV-2 utiliza as chamadas proteínas spike em sua superfície para a ligação inicial da célula. Estes as proteínas do pico adaptam-se perfeitamente à forma de uma proteína receptora (ACE-2 receptor) normalmente encontrado na superfície das células do pulmão humano. assim que a proteína spike do vírus se liga aos receptores das células pulmonares, o vírus entra e começa a replicar.

Neutralização de vírus os anticorpos são projetados para interferir com esse evento de ligação. Para impedir a entrada nas células do pulmão, um anticorpo neutralizante eficaz lembra o quebra-cabeça forma que imita a célula pulmonar receptor ACE-2. na verdade, ele exibe um ajuste ainda melhor do que o próprio receptor, fazendo com que a superfície do vírus seja coberta por anticorpos. Este por sua vez, impede que o vírus entrando nas células do pulmão. Além disso, tal coberto por anticorpos os vírus se tornam muito pegajosos e se atraem para formar grandes aglomerados de vírus, que, ao contrário dos vírus individuais, são mais facilmente reconhecidos por outras células imunológicas.

figura 2: anticorpos neutralizantes ligam-se às proteínas do pico na superfície de SARS-CoV-2 e evitar que o vírus ligando e entrando na célula hospedeira. uma vez que cada anticorpo pode se ligar a duas proteínas de pico diferentes vírus, começam a formar aglomerados de vírus que podem ser mais bem reconhecidos e destruídos pelos fagócitos.

Se anticorpos oferecem proteção tão grande, então por que algumas pessoas ficam gravemente doentes com COVID-19?

Este levanta a questão de por que alguns pacientes apresentam sintomas leves de COVID-19 enquanto outros sofrem gravemente, ou mesmo morrem de, uma doença idêntica.

uma hipótese é que a progressão e manifestação da doença dependem da capacidade e força dos anticorpos em nosso corpo para nos proteger. acredita-se que um anticorpo será um neutralizador eficaz somente se ele se ajustar perfeitamente ao formato das proteínas de pico e, portanto, se ligar fortemente ao vírus (ou seja, ele se liga com alta afinidade).

Se a paciente sistema imunológico produz apenas baixa afinidade anticorpos (ou mesmo não neutralizantes anticorpos que não bloqueiam o local de ligação do receptor da proteína do pico), a proteção celular fica comprometida, mesmo que o sistema imunológico possa tentar compensar produzindo quantidades crescentes desses fraco ou não neutralizante anticorpos.

então, existem testes que avaliam se temos anticorpos neutralizantes?

Embora é razoavelmente simples determinar a presença de anticorpos em COVID-19 pacientes usando imunoensaios padrão, mas brutos, como testes de elisa, avaliando a neutralização do vírus capacidade de anticorpos no soro do paciente ainda depende de um neutralização ensaios. Embora estes ensaios avaliam se anticorpos séricos têm a capacidade de bloquear a replicação do vírus, eles têm desvantagens significativas. Eles frequentemente requerem materiais biológicos vivos e regulamentos estritos de biossegurança e, o mais importante, eles são lentos.

Porque eles dependem do crescimento de células vivas em cultura, com base em células os ensaios de neutralização levam vários dias para serem concluídos. Durante desta vez, um paciente a infecção continua a se desenvolver. a vários dias esperar por informações clinicamente acionáveis ​​ poderia levar a vários dias de isolamento entes queridos e ausência de trabalhar no melhor; ou piora severa dos sintomas e morte.

outra limitação do baseado em célula de neutralização impacta especificamente o desenvolvimento de vacinas e baseados em anticorpos tratamentos. atual baseado em célula ensaios de neutralização não pode caracterizar e quantificar antígeno-anticorpo específico interações, mas fornecem uma leitura binária de se ou não há anticorpos neutralizantes presentes. Porque este resultado binário não fornece insights sobre os mecanismos de ação das vacinas e terapêuticas, informações importantes sobre a eficácia relativa das vacinas ou baseado em anticorpos tratamentos poderia ser perdida.

Sem fuzz detecção e caracterização em horas, não dias!

COVID-19 com todo o seu impacto sobre as pessoas, sociedades e vida cotidiana, é um lembrete gritante de que há uma necessidade urgente na medicina moderna de um teste que informe os pacientes, médicos e pesquisadores - em horas, não dias - cerca de a presença e, mais importante, a qualidade dos anticorpos neutralizantes em seus amostras de sangue .

Para atender a essa necessidade, criamos uma neuralização de vírus rápida e livre de células ensaio baseado em nosso in-solution tecnologia e disponibilizada em nosso fluidez One-W sérum instrumento. O ensaio mede a interação de ligação entre o ACE-2 receptor e o SARS-CoV-2 proteína spike, bem como o subsequente deslocamento da proteína spike na presença de vírus neutralizante anticorpos diretamente no soro do paciente, tudo dentro de algumas horas.

figura 3. Nosso em solução ensaio permite a medição direta do deslocamento do pico do vírus o ACE-2 receptor na presença de anticorpos neutralizantes.

Nós estão entusiasmados que esta abordagem fácil e rápida poderia têm um impacto positivo nos pacientes vive e ajuda pesquisadores, clínicos e biofarmacêutica empresas devem entender melhor a imunidade protetora e desenvolver vacinas mais eficazes e candidatos terapêuticos para combater COVID-19 (mais informações sobre este teste em breve).

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