Cómo el primer virus descubierto por la ciencia puede contribuir a luchar frente al SARS-CoV2

¿Sabían que el primer virus descubierto por la ciencia puede ayudar a combatir al recién llegado SARS-COV2, y que las plantas pueden hacer más accesible el diagnóstico de COVID19? Si alguna de estas cuestiones les intriga, les recomiendo que sigan leyendo.

Todo el mundo ya conoce la utilidad de los tests de diagnóstico de COVID19. Unos detectan directamente los componentes del virus: p.ej genoma (PCR), o antígenos (Ag) (tests de Ag) y otros detectan anticuerpos (Ac). La importancia de estos tests para controlar los contagios ha quedado muy clara durante la pandemia. Saber si alguien ha sido infectado para, mediante el aislamiento, prevenir contagios se ha convertido en la estrategia básica de control, junto con la vacunación. Los test de detección de anticuerpos son útiles en cribados serológicos, para conocer el estatus inmunológico de la población, estimar su grado de protección frente a la infección, etc. A nivel individual pueden ayudar a establecer un juicio clínico en pacientes COVID19.

Para detectar anticuerpos frente al SARS-COV2 es necesario disponer de un antígeno derivado del virus. Un antígeno es una molécula distintiva del virus a la cual se unen los anticuerpos que intervienen en la respuesta inmune frente a la infección. Los antígenos más útiles y por tanto más empleados en el diagnóstico de COVID19 son los derivados de la proteína S (espícula) y de la N (nucleocápsida). Numerosos test se basan en la utilización de estas dos proteínas, completas o diferentes fragmentos derivados de ellas.

La tecnología del ADN recombinante permite obtener versiones de estas proteínas (versiones “recombinantes”) utilizando sistemas heterólogos, independientes del virus que originalmente las produce. P. ej, se pueden utilizar bacterias, levaduras, células de insecto, de mamífero, etc. La ventaja más importante de estos sistemas es que permiten el cultivo a gran escala. Además, lo hacen independiente de la producción de virus in vitro, un procedimiento que plantea serios riesgos de bioseguridad. De este modo es posible obtener cantidades de antígenos a escala industrial, apropiada para las aplicaciones diagnósticas mencionadas. Un interesante sistema heterólogo de expresión de proteínas recombinantes lo constituyen las plantas. Éstas presentan ciertas ventajas respecto a los sistemas ya mencionados, como p. ej. su fácil escalado, lo que abarata la producción considerablemente.

Hace unos meses nuestro grupo en el Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA) del INIA-CSIC comenzó una colaboración con biotecnólogos del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), también del INIA-CSIC, y de la empresa biotecnológica AGRENVEC,  que ha terminado felizmente en la publicación de un artículo en Frontiers in Plant Science. El artículo describe cómo se ha logrado expresar y producir, a escala industrial, una parte (mitad C-terminal) de la proteína N del SARS-CoV2 en plantas de Nicotiana benthamiana, una especie muy empleada como biofactoría, del mismo género que la planta del tabaco.

Portada del artículo: “The C-Terminal Half of SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein, Industrially Produced in Plants, Is Valid as Antigen in COVID-19 Serological Tests” publicado en Frontiers in Plant Science el 27 de julio.

 

Es aquí donde el primer virus descubierto por la ciencia, el virus del mosaico del tabaco o TMV (Beijerinck, 1892) viene a echar una mano. Empleamos este virus como “vector” o vehículo para promover la expresión de la proteína N en las plantas. Éstas fueron “infectadas” por una versión modificada genéticamente del ARN del TMV que contenía las “instrucciones” para sintetizar la región C-terminal de la proteína N del SARS-COV2.

Proceso de producción del antígeno recombinante derivado de la mitad C-terminal de la nucleoproteína del SARS-CoV2 empleando plantas (N benthamiana) infectadas con TMV recombinante.

 

Después de comprobar que la N recombinante se estaba expresando correctamente en la planta, se purificó separándola de los componentes propios de las plantas, y se analizó su antigenicidad, es decir, su capacidad para ser reconocida por anticuerpos específicos. Para ello se desarrolló un ELISA indirecto empleando la proteína N recombinante obtenida en plantas como antígeno. Se probó con un extenso panel de muestras de sueros (procedente de estudios en colaboración con MADRID SALUD) cuya especificidad ya había sido determinada en un ensayo comercial. Para los análisis de los datos contamos con especialistas del Centro Nacional de Epidemiología-ISCIII/CIBERESP  y de MADRID SALUD. Como puede verse en la figura, la proteína N obtenida en plantas funcionó muy satisfactoriamente como antígeno en un inmunoensayo de detección de anticuerpos frente al SARS-COV2 (sensibilidad: 96.41%, especificidad: 96.37%).

Resultados del ELISA de anticuerpos frente a SARS-CoV2 desarrollado para probar la antigenicidad de la proteína N recombinante desarrollada en plantas.

 

El ELISA indirecto desarrollado para este trabajo es un formato muy básico de inmunoensayo. Hay diversas maneras de mejorarlo, y con ello mejorar aun más las cifras de sensibilidad/especificidad observadas. Lo importante era comprobar que la proteina recombinante producida en plantas es reconocida en inmunoensayo, como punto de partida para generar diversas aplicaciones relacionadas con el diagnóstico de esta enfermedad, que esperamso que vayan surgiendo en un futuro próximo.

En definitiva, un equipo interdisciplinar formado por virólogos (CISA/INIA-CSIC), biotecnólogos de plantas (CBGP/INIA-CSIC, AGRENVEC) y epidemiólogos (CNE-ISCIII; CIBERESP; MADRID SALUD) ha obtenido en plantas un antígeno útil y económico para el diagnóstico del SARS-COV2.

(NOTA: este post es una versión extendida y corregida de un hilo publicado en Twitter por la cuenta asociada a este blog: @Virusemergentes).

REFERENCIAS

Williams, L. et al (2021) The C-Terminal Half of SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein, Industrially Produced in Plants, Is Valid as Antigen in COVID-19 Serological Tests. Frontiers in Plant Science. DOI: 10.3389/fpls.2021.699665.

Hoste, A.C.R. et al (2020). Two serological approaches for detection of antibodies to SARS-CoV-2 in different scenarios: a screening tool and a point-of-care test. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, 98(4): 115167. DOI: https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2020.115167

 

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