El cuerpo humano contiene millones de células B y T únicas que deambulan por el cuerpo en busca de microbios invasores. La capacidad de estas células inmunitarias para reconocer microbios dañinos es fundamental para combatir con éxito las infecciones.

Los bioingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts ahora han creado una herramienta experimental que les permite elegir con precisión las interacciones entre una célula inmune dada y la suya propia. antígeno diana. La nueva tecnología en la que se utiliza la ingeniería virus Para presentar muchos antígenos diferentes a grandes poblaciones de células inmunes, podría permitir pantallas a gran escala de tales interacciones.

“Esta tecnología lidera el camino en la comprensión de la inmunidad más cerca de cómo sistema inmune Ya funcionando por sí solo, ayudará a los investigadores a comprender el reconocimiento inmunitario complejo en una variedad de enfermedades y podría acelerar el desarrollo de vacunas e inmunoterapias más eficaces”, dice Michael Birnbaum, profesor asociado de ingeniería biológica en el MIT y miembro del Koch Afiliado del Instituto para el Instituto de Tecnología de Massachusetts, Instituto para la Investigación Integrativa del Cáncer y autor principal del estudio.

Conor Dobson, exestudiante de posgrado del MIT, es el autor principal del artículo, que se publicó en caminos de la naturaleza.

Pantalla simple para un sistema complejo

Tanto las células B como las T juegan un papel importante en el desencadenamiento de una respuesta inmunitaria. Cuando una célula T encuentra su objetivo, comienza a multiplicarse para producir un ejército de células idénticas que pueden atacar a las células infectadas. Las células B que encuentran su objetivo comienzan a producir anticuerpos que ayudan a reclutar otros componentes del sistema inmunitario para eliminar la infección.

Los científicos que estudian el sistema inmunitario tienen muchas herramientas que les ayudan a identificar interacciones específicas entre las células inmunitarias y los antígenos. Sin embargo, estas herramientas generalmente solo permiten el estudio de un gran grupo de antígenos expuestos a una sola célula B o T, o un gran grupo de células inmunitarias que encuentran una pequeña cantidad de antígenos.

“En su cuerpo, tiene millones de células T únicas y pueden reconocer miles de millones de posibles antígenos. Todas las herramientas desarrolladas hasta este punto están realmente diseñadas para observar un aspecto de esa diversidad a la vez”, dice Birnbaum.

El equipo del MIT se propuso diseñar una nueva herramienta que les permitiera analizar enormes bibliotecas de antígenos y células inmunitarias al mismo tiempo, permitiéndoles seleccionar interacciones específicas dentro de una amplia gama de posibilidades.

Para crear una forma sencilla de examinar las muchas interacciones posibles, los investigadores diseñaron una forma especializada de lentivirus, un tipo de virus que los científicos suelen utilizar para administrar genes porque puede incorporar fragmentos de ADN en las células huésped. Estos virus contienen una proteína de envoltura llamada VSV-G que puede unirse e infectar receptores en la superficie de muchos tipos de células humanas, incluidas las células inmunitarias.

En este estudio, los investigadores modificaron la proteína VSV-G para que no pudiera infectar una célula por sí sola y, en su lugar, se basó en un antígeno elegido por los investigadores. Esta versión modificada de VSV-G puede ayudar al lentivirus a ingresar a la célula solo si el antígeno conjugado se une a un receptor de células B o T humano que reconoce el antígeno.

Una vez dentro del virus, se integra en el genoma de la célula huésped. Por lo tanto, al secuenciar los genomas de todas las células de la muestra, los investigadores pueden detectar tanto el antígeno expresado por el virus que infectó la célula como la secuencia de receptores para las células T o las células B que le permitieron ingresar.

“De esta manera, podemos usar la infección viral en sí misma como una forma de emparejar y luego identificar el apareamiento de las células inmunes con el antígeno”, dice Birnbaum.

Interacciones identificadas

Para demostrar la precisión de su método, los investigadores crearon un grupo de virus con antígenos de 100 virus diferentes, incluidos el de la gripe, el citomegalovirus y el virus de Epstein-Barr. Examinaron estos virus frente a unas 400.000 células T y demostraron que esta técnica podía seleccionar correctamente pares de receptores de células T antigénicas previamente identificados.

Los investigadores también examinaron dos receptores de células B diferentes contra 43 antígenos, incluidos antígenos del VIH y la proteína esquelética del SARS-CoV-2.

En estudios futuros, Birnbaum espera detectar miles de antígenos contra poblaciones de células B y T. “Nuestro objetivo podría ser escanear virus completos o familias de virus, para que podamos obtener lecturas de todo su sistema inmunológico en una sola prueba”, dice.

En un estudio que ahora está en curso, el laboratorio de Birnbaum está trabajando con investigadores del Instituto Ragon en MGH, MIT y Harvard para estudiar cómo los sistemas inmunológicos de diferentes personas responden a virus como el VIH y el SARS-CoV-2. Estudios como este podrían ayudar a revelar por qué algunas personas naturalmente combaten algunos virus mejor que otros, y posiblemente conduzcan al desarrollo de vacunas más efectivas.

Los investigadores prevén que esta tecnología también podría tener otros usos. El laboratorio de Birnbaum ahora está trabajando en la adaptación de los mismos virus para entregar genes modificados a las células diana. En este caso, los virus no solo portarán una molécula diana, sino también un nuevo gen que se integra exclusivamente en las células que tienen la diana correcta. Esto podría proporcionar una forma de entregar selectivamente genes que promuevan la muerte celular en células cancerosas, por ejemplo.

“Diseñamos esta herramienta para buscar antígenos, pero los antígenos no tienen nada de especial”, dice Birnbaum. “Potencialmente podría usarlo para entrar en ciertas células con el fin de realizar modificaciones genéticas en la terapia celular y la terapia génica”.

Esta historia se ha vuelto a publicar con permiso de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias relacionadas con la investigación, la innovación y la enseñanza en el MIT.