Summary

Nueva tecnología desarrollada por investigadores del HHMI hace que se pueda utilizar una gota de sangre de una persona para analizar infecciones presentes y pasadas con cualquier virus humano conocido.

Highlights

  • Utilizando el VirScan, los científicos pueden ejecutar un único análisis para determinar qué virus han infectado a un individuo.
  • El VirScan consiste en la búsqueda de anticuerpos sanguíneos contra cualquiera de las 200 especies de virus conocidas que infectan a los seres humanos.
  • El análisis completo se puede realizar por alrededor de 25 dólares por muestra de sangre.

Una nueva tecnología desarrollada por investigadores del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) hace que con sólo una gota de sangre de una persona se pueda analizar infecciones presentes y pasadas con cualquier virus humano conocido. El método, llamado VirScan, es una alternativa eficaz a los diagnósticos existentes que analizan la presencia de virus específicos uno a la vez.

Utilizando el VirScan, los científicos pueden ejecutar un único análisis para determinar qué virus han infectado a un individuo, en lugar de limitar el análisis a grupos de virus en particular. Ese enfoque imparcial podría descubrir factores inesperados que afecten la salud de cada paciente, y también amplía las oportunidades para analizar y comparar infecciones virales en poblaciones grandes. El análisis completo se puede realizar por alrededor de 25 dólares por muestra de sangre. Por ahora el análisis está siendo utilizado sólo como herramienta de investigación y no está disponible de forma comercial.

Stephen J. Elledge, investigador del HHMI en el Hospital Brigham and Women’s, condujo el desarrollo del VirScan. “Hemos desarrollado una metodología que básicamente permite mirar el pasado en el suero sanguíneo y ver a qué virus uno ha sido expuesto”, dice. “En lugar de analizar los virus uno por uno, lo que requiere una labor intensiva, podemos analizarlos a todos al mismo tiempo. Se hace todo de una sola vez”.

El investigador del HHMI Stephen Elledge, Profesor Gregor Mendel de Genética y Medicina en la Facultad de Medicina de Harvard y del Hospital Brigham and Women’s, describe lo que la nueva tecnología de su equipo, llamada VirScan, revela sobre la inmunidad y enfermedades humanas. Video: Stephanie Dutchen, Facultad de Medicina de Harvard

Elledge y sus colegas ya han utilizado el VirScan para analizar la sangre de 569 personas en los Estados Unidos, Sudáfrica, Tailandia y Perú. Los científicos describieron la nueva tecnología y publicaron sus resultados en el número del 05 de junio de 2015, de la revista Science.

El VirScan consiste en la búsqueda de anticuerpos sanguíneos contra cualquiera de las 206 especies de virus conocidas que infectan a los seres humanos. El sistema inmunitario inicia la producción de anticuerpos específicos contra patógenos cuando se encuentra con un virus por primera vez, y puede seguir produciendo esos anticuerpos durante años o décadas después de que se elimina la infección. Eso significa el VirScan no sólo identifica las infecciones virales contra las cuales el sistema inmunológico está luchando activamente, sino que también proporciona una historia sobre las infecciones pasadas de un individuo.

Para desarrollar el nuevo análisis, Elledge y sus colegas sintetizaron más de 93.000 pequeños pedazos de ADN que codifican para diferentes segmentos de proteínas virales. Introdujeron esos pedazos de ADN en virus que infectan bacterias llamados bacteriófagos. Cada bacteriófago fabricó uno de los segmentos proteicos -conocido como péptido- y desplegó el péptido en su superficie. Como grupo, los bacteriófagos desplegaron todas las secuencias de proteínas que se encuentran en más de 1.000 cepas conocidas de virus humanos.

Los anticuerpos en la sangre encuentran a sus dianas virales mediante el reconocimiento de características únicas conocidas como epítopos, que están incrustados en las proteínas de la superficie del virus. Para realizar el análisis VirScan, todos bacteriófagos que presentan los péptidos se ponen en contacto con una muestra de sangre. Los anticuerpos antivirales en la sangre encuentran y se unen a sus epítopos diana que son parte de los péptidos que se presentan. Los científicos entonces recuperan los anticuerpos y descartan todo a excepción de los pocos bacteriófagos que se aferran a los anticuerpos. Al secuenciar el ADN de los bacteriófagos, pueden identificar a qué piezas proteicas virales se aferraron los anticuerpos de la muestra de sangre. Eso les indica a los científicos qué virus el sistema inmunológico de una persona ha encontrado previamente, ya sea por infección o por medio de vacunación. Elledge estima que el procesar 100 muestras llevaría cerca de 2-3 días, si la secuenciación funcionara de manera óptima. Confía en que la velocidad del ensayo se incrementará con un mayor desarrollo.

Para probar el método, el equipo lo usó para analizar muestras de sangre de pacientes que se sabe que están infectados con ciertos virus en particular, como el VIH y el virus de la hepatitis C. “Funcionó muy bien”, dice Elledge. “Obtuvimos un rango de sensibilidad del 95 al 100 por ciento, y la especificidad fue buena ya que no identificamos falsamente personas que eran negativas. Eso nos dio confianza de que podríamos detectar otros virus, y de que cuando lo hiciéramos sabríamos que eran reales”.

Elledge y sus colegas usaron el VirScan para analizar los anticuerpos en 569 personas de cuatro países, examinando unos 100 millones de potenciales interacciones anticuerpo/epítopo. Encontraron que, en promedio, cada persona tenía anticuerpos contra diez especies diferentes de virus. Como se esperaba, los anticuerpos contra ciertos virus eran comunes entre adultos, pero no en los niños, lo que sugiere que los niños aún no habían sido expuestos a esos virus. Las personas en Sudáfrica, Perú y Tailandia, tendían a tener anticuerpos contra más virus que las personas en los Estados Unidos. Los investigadores también encontraron que las personas infectadas con VIH tenían anticuerpos contra muchos más virus que las personas sin VIH.

Elledge dice que el equipo se sorprendió al encontrar que las respuestas de anticuerpos contra virus específicos eran sorprendentemente similares entre los individuos, dado que los anticuerpos de diferentes personas reconocían aminoácidos idénticos en los péptidos virales. “En sólo este trabajo se identificaron más interacciones anticuerpo/péptido para proteínas virales de lo que se había identificado en la historia de toda la exploración viral”, dice. La sorprendente reproducibilidad de esas interacciones le permitió al equipo refinar su análisis y mejorar la sensibilidad del VirScan, y Elledge dice que el método seguirá mejorando a medida que su equipo analice más muestras. Sus descubrimientos sobre los epítopos virales también pueden tener implicaciones importantes para el diseño de vacunas.

Elledge dice el enfoque que su equipo ha desarrollado no se limita a anticuerpos antivirales. Su propio laboratorio también lo está utilizando para buscar anticuerpos que atacan a los propios tejidos del cuerpo en ciertas enfermedades autoinmunes que se asocian con el cáncer. Un enfoque similar también se podría utilizar para la detección de anticuerpos contra otros tipos de patógenos.

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Jim Keeley 301.215.8858 keeleyj@hhmi.org