Una ruta importante hacia la creación de vacunas eficaces contra el virus del dengue y el Zika involucra la proteína E que cubre la superficie de cada partícula viral. Si pudiéramos desarrollar anticuerpos fuertes contra esta proteína E, entonces ese sería el quid de una vacuna formidable, basada en el hecho importante de que las proteínas 180 E vienen en pares. Pero crear una vacuna de este tipo ha resultado difícil por varias razones. Ahora, los investigadores de la Facultad de Medicina de la UNC han delineado los detalles de una barrera importante para una vacuna prometedora. Es algo que todos tenemos:una temperatura corporal natural de unos 98,6 grados.

Estudios previos en el laboratorio de Aravinda de Silva han demostrado que los humanos crean anticuerpos fuertes contra la proteína E en la superficie del virus, lo que sugiere que una versión soluble de la proteína E (llamada sRecE) podría ser una buena vacuna. Desafortunadamente, hasta ahora esto no ha funcionado, y las vacunas basadas en sRecE han fallado. Investigadores de la UNC dirigidos por Brian Kuhlman, Doctor., profesor de bioquímica y biofísica, y Aravinda de Silva, Doctor., profesor de microbiología e inmunología, han demostrado que la temperatura corporal reduce la propensión a emparejarse de sRecE y su capacidad para ser reconocida por estos potentes anticuerpos.

Estos hallazgos, publicado en el Revista de química biológica , sugieren que estabilizar la propensión al emparejamiento de sRecE puede ser fundamental para crear una vacuna eficaz.

"Hemos demostrado cómo la temperatura natural de nuestro cuerpo subvierte la potencia sRecE y cómo el futuro desarrollo de vacunas basadas en sRecE debe tener en cuenta la temperatura desde el principio, "dijo el estudiante de posgrado de la UNC Stephan Kudlacek, el primer autor en el JBC papel.

Después de décadas de intensa investigación, El desarrollo de vacunas contra el dengue y el virus del Zika ha tenido un éxito limitado. Estos flavivirus transmitidos por mosquitos son un importante problema de salud pública. Más del 50 por ciento de la población mundial está en riesgo de infección. cientos de millones de personas están infectadas, y un gran porcentaje de ellos se enfrentan a problemas graves síntomas debilitantes. La infección por dengue puede provocar una enfermedad hemorrágica potencialmente mortal. Mientras tanto, el reciente brote de Zika ha relacionado la infección por Zika con trastornos neurológicos graves, como microcefalia en lactantes y síndrome de Guillain-Barré en adultos. Por estas razones, Se ha intensificado el desarrollo de vacunas para proteger contra el dengue y el Zika.

El desarrollo de vacunas es un desafío porque hay cuatro serotipos o "sabores" diferentes del dengue, y una vacuna debe proporcionar la misma protección contra cada uno de ellos. También, se debe crear una vacuna de manera que no promueva que el sistema inmunológico produzca anticuerpos que reconozcan pero no puedan neutralizar el virus. Si eso pasa, El dengue y el Zika pueden usar estos anticuerpos para infectar las células del sistema inmunológico y hacer que la infección sea más grave; esto se denomina mejora dependiente de anticuerpos.

Este problema inherente es la razón por la que la Dengvaxia, la única vacuna autorizada para el dengue, ahora solo se recomienda para su uso en personas con inmunidad parcial al dengue obtenida de una infección previa por dengue porque la vacuna parece aumentar el riesgo de enfermedad grave cuando se usa en personas que tienen nunca he estado expuesto al virus, y la vacuna proporciona protección parcial entre los diferentes serotipos de dengue.

La superficie de las partículas virales del dengue y del Zika es estructuralmente similar. Ambos virus están recubiertos con una sola proteína, llamada proteína de la envoltura (E). Cada virus contiene 180 copias de la proteína E en la superficie, en pares de dos, conocidos como homodímeros. Una versión soluble de la proteína E, llamado sRecE, puede formar la misma estructura homodimérica observada por las proteínas E en la superficie del virus. Los pacientes infectados con dengue y zika desarrollan anticuerpos neutralizantes y protectores que se dirigen a regiones específicas de la proteína E llamadas epítopos. Este conocimiento ha llevado a los investigadores a probar si la proteína E o sRecE pueden servir como vacunas eficaces. Desafortunadamente, Las vacunas basadas en sRecE han tenido un desempeño deficiente.

Otros investigadores han descubierto que muchos de los anticuerpos neutralizantes más potentes aislados de pacientes humanos se unen a epítopos que están presentes en el homodímero de la proteína E en la superficie del virus. mientras que los anticuerpos débilmente neutralizantes que promueven la mejora de la enfermedad se unen a un sitio en el monómero de la proteína E, una sola copia de la proteína E, conocido como el bucle de fusión. Una clase particular de anticuerpos potentes llamados anticuerpos del epítopo del dímero E (EDE) reconoce de manera sorprendente una región de la proteína E tanto en el dengue como en el Zika. Estos anticuerpos son capaces de neutralizar los cuatro serotipos del dengue y el Zika. Estos descubrimientos sugieren que para crear vacunas efectivas, Será importante diseñar antígenos que presenten estos epítopos dímeros recién descubiertos.

Los epítopos específicos de dímeros podrían ser los más sencillos de crear, si se utilizan proteínas recombinantes como sRecE. Y se ha propuesto que los homodímeros sRecE pueden funcionar como vacunas eficaces.

Pero los estudios han sugerido que nuestra temperatura corporal natural de 98,6 grados cambia la capacidad de la proteína E para emparejarse y formar homodímeros en la superficie del virus. Como sRecE es un antígeno prometedor para el desarrollo de vacunas, y dado que la estabilidad del homodímero sRecE es importante para presentar epítopos de anticuerpos dímeros como el EDE para vacunación, Los laboratorios de Kuhlman y de Silva buscaron comprender cómo la temperatura afecta la estabilidad de la proteína sRecE y su capacidad para formar homodímeros.

"Usamos una serie de técnicas biofísicas para responder a estas preguntas". Dijo Kudlacek. "Como se suele observar, descubrimos que las temperaturas más frías ayudan a mantener las proteínas en su estructura nativa o activa. Debido a esto, luego probamos para ver cómo la sRecE de tres serotipos de dengue y en Zika puede formar homodímeros, como se ve en la superficie del virus, en tampón a temperatura ambiente ".

Los investigadores de la UNC descubrieron que el dengue y el Zika sRecE forman homodímeros a temperatura ambiente. "Pero cuando hicimos el experimento a temperatura fisiológica [98 ° F], Todos los homodímeros sRecE del dengue serotipo 2 (DENV2) y Zika sRecE se desmoronaron y se convirtieron en monómeros. Este resultado mostró que los cambios fisiológicos de la proteína E inducidos por la temperatura observados en la superficie del virus también ocurren en el sRecE ". Un análisis adicional mostró que la capacidad de DENV2 sRecE para formar homodímeros a temperatura corporal se reduce 150 veces en comparación con la capacidad para formar homodímeros a temperatura ambiente.

Luego, los investigadores se preguntaron:dado que la dimerización de sRecE se reduce a temperatura fisiológica, ¿Los anticuerpos que reconocen específicamente el dímero E pueden unirse al dengue y al Zika sRecE a temperatura fisiológica? Probaron esto y encontraron que los homodímeros sRecE del dengue y Zika se desmoronaron a 98.6F, eliminando así los epítopos dímeros presentes en el homodímero sRecE y reduciendo la unión del anticuerpo.

"Nuestros resultados muestran que, a la temperatura corporal, la presencia de homodímeros de dengue y zika sRecE se reduce en gran medida, y aumenta la presencia de monómero sRecE, ", Dijo Kudlacek." Esto proporciona una explicación de por qué las estrategias anteriores de vacunas basadas en sRecE han tenido un desempeño deficiente, dado que la temperatura corporal favorece la sRecE de monómero, enfocando así el sistema inmunológico en generar anticuerpos neutralizantes más débiles, que puede resultar en una mejora de la enfermedad, en lugar de producir anticuerpos específicos de dímero neutralizantes potentes ".

Para el desarrollo futuro de vacunas basadas en sRecE, Este trabajo sugiere que el homodímero sRecE necesita ser rediseñado para que sea estable a la temperatura corporal para que el sistema inmunológico pueda generar anticuerpos específicos del dímero E lo suficientemente fuertes como para proteger contra la enfermedad en lugar de mejorarla.