Un innovador chip permite visualizar la respuesta de las vacunas frente a la carga viral

Conocer la interacción mecanicista entre anticuerpos y patógenos invasores es fundamental para el desarrollo de nuevas vacunas. "Si sabemos qué anticuerpos específicos generan la respuesta más protectora contra un virus, entonces podemos diseñar nuevas vacunas que generen esos anticuerpos", según Leigh Sewall, estudiante de posgrado en Scripps Research (EEUU) y primera autora de un estudio en la materia publicado en 'Nature Biomedical Engineering'.

El objetivo del trabajo ha sido el mapeo de epítopos policlonales basado en microscopía electrónica de microfluidos (mEM), que combina la microfluídica con la microscopía electrónica de partículas individuales. El resultado obtenido es un microchip capaz de revelar cómo los anticuerpos de una persona interactúan con los virus, con solo una gota de sangre, tras la exposición a una vacuna o un patógeno. "Nunca antes habíamos podido observarlo en esta escala de tiempo ni con cantidades tan pequeñas de sangre", aseguró el prof. Andrew Ward, del Departamento de Biología Estructural y Computacional Integrativa de Scripps Research y autor principal.

Los investigadores partieron de cuatro microlitros de sangre extraída de un ser humano o animal, aproximadamente cien veces menos de lo que se requiere en el EMPEM original. La sangre se inyecta en un chip diminuto y reutilizable donde las proteínas virales se adhieren a una superficie especial. A medida que la sangre fluye a través del chip, los anticuerpos las reconocen y se unen a ellas. Luego, las proteínas virales, con los anticuerpos adheridos, se liberan suavemente del chip y se preparan para su obtención mediante microscopía electrónica estándar. El proceso completo solo dura unos 90 minutos. "Si sabemos qué anticuerpos específicos generan la respuesta más protectora contra un virus, entonces podemos diseñar nuevas vacunas que generen esos anticuerpos", afirmó la prof. Sewall.

Para evaluar el valor y la eficacia de mEM, el equipo de investigación utilizó el sistema para mapear anticuerpos en humanos y ratones vacunados o infectados con virus, como la gripe, el SARS-CoV-2 y el VIH. La nueva técnica no solo mostró rapidez para mapear las interacciones entre los anticuerpos y dichos virus, sino que también fue más sensible que EMPEM; reveló nuevos sitios de unión de anticuerpos en proteínas de la gripe y el coronavirus que no habían sido detectados por EMPEM.

Para rastrear cómo evolucionaron los anticuerpos a lo largo del tiempo en ratones individuales después de recibir una vacuna contra uno de los patógenos, el equipo tomó pequeñas muestras de sangre de un ratón en diferentes momentos.

"Esta tecnología es útil en cualquier situación donde se cuente con un volumen de muestra realmente limitado o se necesiten resultados iniciales rápidamente", destacó Alba Torrents de la Peña, científica de Scripps Research que ayudó a dirigir el trabajo. 

Estos investigadores trabajan actualmente para automatizar y multiplexar el sistema, lo que podría permitir el procesamiento de docenas de muestras en paralelo. Prevén que, en última instancia, mEM se convierta en una herramienta ampliamente utilizada para monitorizar y guiar el desarrollo de vacunas contra patógenos que van desde los coronavirus hasta la malaria.