Los anticuerpos son proteínas especializadas en forma de Y que se unen como un candado y llave a los invasores extraños del cuerpo, ya sea que lo sean virus , bacterias, hongos o parásitos. Son el batallón de "búsqueda" del sistema de búsqueda y destrucción del sistema inmunológico, encargado de encontrar un enemigo y marcarlo para su destrucción.
"Son liberados de la celda y salen a cazar", dijo el Dr. Warner Greene, director del Centro de Investigación para la Curación del VIH de los Institutos Gladstone en San Francisco.
Cuando los anticuerpos encuentran su objetivo, se unen a él, lo que desencadena una cascada de acciones que vencen al invasor. Los anticuerpos son parte del llamado sistema inmunológico "adaptativo", el brazo del sistema inmunológico que aprende a reconocer y eliminar patógenos específicos, dijo Greene.
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¿Cómo se ven los anticuerpos?
Los dos brazos en la parte superior de la forma de Y del anticuerpo se unen a lo que se conoce como antígeno. El antígeno puede ser una molécula o un fragmento molecular, a menudo una parte de un virus o bacteria por ejemplo, el nuevo coronavirus El SARS-CoV-2 tiene "picos" únicos en su capa externa, y algunos anticuerpos se unen y reconocen estas proteínas de picos.
La parte inferior de la Y, o el tallo, se une a varios otros compuestos del sistema inmunológico que pueden ayudar a matar el antígeno o movilizar el sistema inmunológico de otras formas. Un conjunto de estos, por ejemplo, desencadena la cascada del complemento, dijo Greene.Ritmo89.
"El complemento es en realidad el verdugo", que perfora agujeros en la célula objetivo, como la membrana de un virus, dijo Greene.
Los anticuerpos, que también se denominan inmunoglobulinas Ig, tienen todos la misma forma de Y básica, pero hay cinco variaciones sobre este tema, llamadas IgG, IgM, IgA, IgD e IgE, dijo Jason Cyster, profesor de microbiologíae inmunología en la Universidad de California, San Francisco.
Cada variación se ve ligeramente diferente y juega un papel ligeramente diferente en el sistema inmunológico. Por ejemplo, la inmunoglobulina G, o IgG, es solo una Y, mientras que la IgM se parece un poco a la diosa hindú Durga de 10 brazos, con cinco Y juntas, y cada diente puede unirse a un antígeno.
IgG e IgM son los anticuerpos que circulan en el torrente sanguíneo y van a los órganos sólidos, dijo Cyster. La IgA se "expulsa a chorros del cuerpo", en moco o secreciones, dijo Cyster a Rhythm89. La IgE es el anticuerpo que generalmente desencadena respuestas alérgicas, como polen o cacahuetes, según Academia Estadounidense de Alergia, Asma e Inmunología . La IgD ha sido históricamente enigmática, pero una de sus funciones es ayudar a activar las células que producen anticuerpos.
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¿Dónde se forman los anticuerpos?
Para comprender los anticuerpos, primero debe conocer las células B, que son un tipo de glóbulo blanco que se forma en la médula ósea. Hay aproximadamente un billón de células B en el cuerpo y cada una tiene un IgM únicoanticuerpo que se asienta en la superficie de la célula B y cada uno se une a un antígeno, dijo Simon Goodman, Gerente del Programa de Ciencia y Tecnología de The Antibody Society, una organización sin fines de lucro que representa a quienes participan en la investigación y el desarrollo de anticuerpos.
Este asombroso nivel de variación permite que el cuerpo reconozca casi cualquier sustancia que pueda ingresar. Así es como logra esa diversidad: en cada célula B, los genes que codifican el sitio de unión del anticuerpo se mezclan como si fueran naipes en una baraja.
"La cantidad de reordenamiento que puede ocurrir es enorme", dijo Cyster a Rhythm89.
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Estas células B luego patrullan el cuerpo, a menudo permaneciendo más tiempo en áreas como los ganglios linfáticos o las amígdalas, dijo Cyster. La mayoría de las veces, estas células B no se unen a nada. Pero si, por una-un millón de posibilidades, una célula B se une a alguna sustancia extraña ", lo que hace que la célula B diga 'Oye, necesitamos activarnos'", dijo Cyster.
La célula B crece de tamaño y comienza a dividirse en lo que se llama "expansión clonal", dijo Cyster.
"Es una copia idéntica del padre, al igual que la madre", dijo Cyster. Después de una semana más o menos, puede haber cientos de miles o un millón de estas copias.
Finalmente, estas células B expandidas clonalmente se diferencian en células plasmáticas, que son fábricas de anticuerpos.
"Secretan 10,000 anticuerpos por célula por segundo. Pueden hacerlo durante semanas o años si tienes suerte", dijo Cyster.
Pero no todas las células B se dividen en la misma cantidad.
"Si considera que la celda B es una cerradura, y considera que todas estas cosas diferentes flotan como llaves diferentes, algunas de las llaves encajarán mejor, otras encajarán peor y otras ganarán""No encaja", dijo Goodman a Rhythm89. "Y dependiendo de qué tan bien encaje la llave en la cerradura de la superficie de una célula B en particular, esa célula se activará para dividirse más". Entonces, las células B más prolíficasproducir más células plasmáticas y producir más de un tipo específico de anticuerpo.
El cuerpo tampoco produce solo un tipo de anticuerpo; produce un zoológico desordenado y caótico de ellos. Cada uno se fija en diferentes partes de un invasor.
Y los anticuerpos no todos hacen lo mismo una vez que se han unido a un objetivo. Algunos cortan la infección de raíz al neutralizar directamente una amenaza, evitando que un patógeno entre en una célula. Otros etiquetan a los invasores, de modo que el sistema inmunológicoLas células asesinas del sistema que no son anticuerpos pueden eliminarlo, dijo Greene. Otras pueden envolver virus o bacterias en una capa pegajosa. Y otros anticuerpos podrían indicarle a las células inmunitarias similares a Pac-Man llamadas macrófagos que se traguen al invasor.Esa estrategia a veces puede ser contraproducente con los virus, que pueden cooptar esta respuesta para invadir nuevas células, agregó Cyster.
El primer tipo de anticuerpo que se forma después de estar expuesto a un virus es el IgM, que surge entre 7 y 10 días después de la exposición, dijo Greene. El IgM puede unirse a un invasor, pero cada "Y" en esta proteína de 10 brazosLo hace bastante débilmente. Pero, así como cinco personas débiles que trabajan juntas pueden enfrentarse a un adversario grande y fuerte, las cinco Y 10 brazos de IgM que trabajan juntas pueden unirse estrechamente a un antígeno, agregó.
Aproximadamente a los 10 a 14 días, el cuerpo comienza a producir IgG, que es el "principal caballo de batalla" del sistema inmunológico, dijo Greene. La IgG puede atravesar la placenta en una mujer embarazada, dando al recién nacido protección pasiva contra la enfermedad hasta que su propio sistema inmunológicopuede aumentar, agregó Greene.
Normalmente, el sistema inmunológico es increíblemente bueno para reconocer al enemigo e ignorar o tolerar nuestras propias células. A veces, sin embargo, este proceso sale mal. Ahí es cuando entran las células T otro tipo de glóbulos blancos.El cuerpo usa estas células T para verificar los objetivos; solo si tanto una célula B como una célula T reconocen algo como un invasor extraño, se desencadenará una respuesta inmune, dijo Goodman. Se supone que el cuerpo debe eliminar las células B queproduce los llamados autoanticuerpos, que reaccionan a las propias células del cuerpo. Pero cuando eso no sucede, el cuerpo puede marcar sus propias células para su destrucción y luego eliminarlas sin descanso. Enfermedades autoinmunes como lupus , artritis reumatoide, o diabetes tipo 1 puede resultar, dijo Goodman. Hay más de 100 trastornos autoinmunes, según Asociación Estadounidense de Enfermedades Autoinmunes Relacionadas .
¿Qué son los anticuerpos monoclonales?
Los anticuerpos se han convertido en la base de algunos de los medicamentos más útiles, así como de algunas de las técnicas de laboratorio más poderosas en biología, dijo Goodman. Una de estas superestrellas clínicas y terapéuticas es lo que se conoce como anticuerpo monoclonal.
Para crear un anticuerpo monoclonal, los investigadores vacunan a un animal o posiblemente a un ser humano para estimular la producción de anticuerpos contra una sustancia en particular. El cuerpo producirá gradualmente anticuerpos que son cada vez más efectivos contra ese antígeno. Estas células productoras de anticuerposluego se filtran de los glóbulos blancos y se colocan en un plato para ver qué células se unen mejor al antígeno, dijo Goodman. La célula que se une mejor se aísla luego: es una fábrica de producción de anticuerpos, específicamente perfeccionada para producir una súper-anticuerpo selectivo.
A partir de ahí, esa célula se fusiona con una célula cancerosa de la sangre, produciendo algo llamado hibridoma. Este hibridoma, o monoclón, es un generador inagotable de exactamente el mismo anticuerpo, una y otra vez. Los investigadores unen la célula monoclonal auna célula cancerosa porque el cáncer simplemente continúa reproduciéndose.
"Simplemente produce y produce y produce, y nunca se detendrá, y es un cáncer, por lo que es esencialmente inmortal", dijo Goodman. Lo que produce es un anticuerpo monoclonal.
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Estas líneas celulares tienen una gama de usos increíblemente diversa. Hay millones de anticuerpos monoclonales comerciales, que se utilizan en laboratorios para marcar los objetivos celulares más pequeños y específicos para su estudio, dijo Goodman.
"Son increíbles, son herramientas increíblemente precisas", dijo Goodman.
Los anticuerpos monoclonales también forman la base de muchos medicamentos de gran éxito. Por ejemplo, el medicamento adalimumab de marca Humira es un anticuerpo monoclonal que trata artritis reumatoide inhibiendo una proteína inflamatoria conocida como citocina. Otra, llamada bevacizumab Avastin, se dirige a una molécula que estimula el crecimiento de los vasos sanguíneos; al bloquear esta molécula, el bevacizumab puede retardar el crecimiento de los cánceres de pulmón, colon, riñón y algunos cánceres cerebrales.
Y en la pandemia del SARS-CoV-2, los médicos de todo el mundo están compitiendo para crear anticuerpos monoclonales que, con suerte, neutralizarán el nuevo coronavirus, dijo Greene. Estos anticuerpos se filtran del plasma de las personas que se han recuperado del COVID-19 también llamado suero convaleciente. La esperanza es que al aislar los anticuerpos más efectivos y luego producirlos en masa, los médicos puedan crear un tratamiento que proporcione una inmunidad "pasiva" temporal hasta que el cuerpo pueda alcanzar y montar unrespuesta más duradera por sí sola, dijo Greene.
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Por el contrario, los anticuerpos policlonales se derivan de múltiples células B. Los anticuerpos policlonales son una biblioteca de anticuerpos que se unen a partes ligeramente diferentes del antígeno o diana. Los anticuerpos policlonales se producen típicamente inyectando a un animal con el antígeno, estimulandouna respuesta inmune, y luego extraer el plasma de los animales para producir anticuerpos en masa, según un estudio de 2005 en Instituto de Investigación con Animales de Laboratorio diario ILAR.
A diferencia de los anticuerpos monoclonales, que pueden tardar hasta 6 meses en producirse, los anticuerpos policlonales se pueden producir en 4 a 8 semanas y requieren menos experiencia técnica. Además, para ciertos tipos de pruebas en las que se intenta detectar el antígeno,Los anticuerpos policlonales pueden tener más posibilidades de unirse al antígeno diana, lo que los hace potencialmente más sensibles. La desventaja de los anticuerpos policlonales es que, debido a que cada animal individual puede producir una matriz diferente de anticuerpos, los anticuerpos policlonales son consistentes de un lote a otropuede ser más desafiante, y no es tan fácil tener una gran cantidad, según un estudio de 2005 en la revista Biotecnología .
¿Cómo funcionan las pruebas de anticuerpos?
Las pruebas de anticuerpos detectan si el cuerpo ha producido cantidades detectables de anticuerpos contra una determinada molécula y, por lo tanto, pueden revelar si alguien ha sido infectado por un virus o bacteria específicos en el pasado. Por lo general, estas pruebas detectan IgM o IgG. Rhythm89 informado anteriormente .
Por ejemplo, las pruebas de anticuerpos del SARS-CoV-2 generalmente detectan una parte o la totalidad de la proteína de pico del coronavirus y pueden revelar si alguien ha tenido COVID-19 en el pasado. Porque el cuerpo necesita tiempo para aumentar su producción de anticuerpos, las personas generalmente solo dan positivo unas dos semanas después de haber estado expuestas por primera vez al patógeno, informó anteriormente Rhythm89.
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Hay dos tipos comunes de pruebas de anticuerpos: análisis de flujo lateral y análisis de inmunoabsorción ligado a enzimas ELISA. Ambos implican fijar un antígeno a una superficie y luego detectar si un anticuerpo se une a ese antígeno. Por lo general, una reacción química,tales como la fluorescencia o un cambio de color, se activa cuando el anticuerpo se une al antígeno. Los ensayos de flujo lateral son similares a las pruebas de embarazo de pipí en una varilla; en lugar de pipí, para las pruebas de anticuerpos, se lava sangre o suero sobre elsuperficie plana, que suele ser papel. Las pruebas ELISA funcionan con un principio similar, solo las pruebas se realizan en microplacas y requieren un técnico de laboratorio, y es posible que los resultados no se lean al instante, Charlotte Sværke Jørgensen, que estudia Serología de diagnóstico especial microbiológico y de virusen el Statens Serum Institut en Copenhague, previamente le dijo a Rhythm89 en un correo electrónico.
Una buena prueba de anticuerpos es aquella que produce pocos falsos positivos y pocos falsos negativos, informó anteriormente Rhythm89. Para asegurarse de que eso suceda, los científicos deben "calibrar" su prueba, por ejemplo, asegurándose de que las muestras que se sabe que no tienen el antígenono producen falsamente una prueba positiva. Por ejemplo, con SARs-CoV-2, eso significaría analizar muestras de sangre antes de que comenzara la pandemia y asegurarse de que ninguna muestra dé positivo. También deben tomar muestras que definitivamente tengan el anticuerpo enellos, y asegúrese de que la prueba de anticuerpos haga un buen trabajo al detectar esos positivos.
Recursos adicionales :
- Ver a video sobre cómo funcionan los anticuerpos , producido por Vaccine Makers Project.
- leer más sobre las pruebas de anticuerpos de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades.
- Lea lo que tiene que decir el director de los Institutos Nacionales de Salud, Dr. Francis Collins sobre los anticuerpos contra el SARS-CoV-2 , según se publicó en el blog del director de los NIH el 30 de junio de 2020.