Cómo el primer virus descubierto por la ciencia puede contribuir a luchar contra el SARS-CoV-2

Todo el mundo ya conoce la utilidad de los test de diagnóstico de covid-19. Unos detectan directamente los componentes del virus, por ejemplo el genoma (PCR), o antígenos (test de Ag) y otros detectan anticuerpos (Ac).

La importancia de estas pruebas 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 con covid-19.

Detección de antígenos

Para detectar anticuerpos frente al SARS-CoV-2 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 la covid-19 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. Por ejemplo, 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.

Plantas para obtener proteínas del SARS-CoV-2

Un interesante sistema heterólogo de expresión de proteínas recombinantes lo constituyen las plantas. Estas presentan ciertas ventajas respecto a los sistemas ya mencionados, como por ejemplo 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 trabajo describe cómo se ha logrado expresar y producir, a escala industrial, una parte (mitad C-terminal) de la proteína N del SARS-CoV-2 en plantas de Nicotiana benthamiana, una especie muy empleada como biofactoría, del mismo género que la planta del tabaco.

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. Estas 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-CoV-2.

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 analizamos su antigenicidad, es decir, su capacidad para ser reconocida por anticuerpos específicos. Para ello desarrollamos un ELISA indirecto empleando la proteína N recombinante obtenida en plantas como antígeno.

Probamos 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-CoV-2 (sensibilidad: 96,41 %, especificidad: 96,37 %).

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 y especificidad observadas. Lo importante era comprobar que la proteína recombinante producida en plantas es reconocida en inmunoensayo, como punto de partida para generar diversas aplicaciones relacionadas con el diagnóstico de esta enfermedad, que esperamos 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) hemos obtenido en plantas un antígeno útil y económico para el diagnóstico del SARS-CoV-2.

Una versión de este artículo fue publicada originalmente en el blog de Madri+d.

Miguel Ángel Jiménez Clavero, Virólogo y profesor de Investigación, Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA)

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