Análisis proteómico longitudinal y completo de anticuerpos en pacientes con COVID-19 utilizando microarrays de proteínas SARS-CoV-2

Investigadores del Instituto de Microbiología y Epidemiología de Beijing realizaron el primer análisis longitudinal de anticuerpos a nivel de proteína en la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) y se publicó en Revista de investigación avanzada.

el estudio

Se recogieron un total de 247 muestras de suero longitudinales de pacientes con COVID-19 de entre 15 y 79 años, 17 de los cuales tenían enfermedad aguda y 24 tenían enfermedad leve. Se recolectaron dentro de los 57 días posteriores al diagnóstico y se compararon con muestras de suero recolectadas antes de 2020 para servir como controles. Usando una matriz de microarrays de proteínas, estas muestras se analizaron para la detección de proteínas N y E de longitud completa, cinco proteínas truncadas de pico (S) y 966 péptidos, cada uno con una longitud de 15 aminoácidos.

Se determinaron los niveles de IgM, IgG e IgA frente a todas estas proteínas, y los datos de la micromatriz se normalizaron utilizando una puntuación z. Se seleccionaron todos los péptidos con una puntuación z superior a 1,96. Se generó un paisaje de epítopos lineales alineados con las secuencias de estas proteínas y se trazaron las señales de las muestras. Los epítopos de células B pueden identificarse alineando los péptidos inmunorreactivos con péptidos vecinos. Los epítopos identificados se distribuyeron de manera aproximadamente uniforme sobre las proteínas estructurales y no estructurales. Las proteínas con mayor frecuencia de epítopos fueron la proteína estructural N y las proteínas no estructurales nsp13 y nsp3.

A continuación, se analizaron los epítopos de los anticuerpos IgM, IgG e IgA. IgG podía reconocer la mayoría de los epítopos, en 224, seguido de IgM en 187 e IgA en 86. Alrededor del 20 % de los epítopos reconocidos por IgM estaban en proteínas estructurales, en comparación con el 26 % y el 30 % para IgG e IgA. A continuación, se analizaron los epítopos comunes de los tres anticuerpos individuales específicos.

64 epítopos fueron comúnmente reconocidos por todos los tipos de anticuerpos, algunos estuvieron presentes durante la infección por COVID-19 y otros solo estuvieron presentes durante ciertas etapas. Nsp3 y 12 contenían más epítopos distintos en las proteínas no estructurales, y las proteínas S y N mostraron más epítopos en conjunto. El análisis detallado de epítopos reveló que era más probable que 33 epítopos fueran reconocidos por IgM, principalmente en proteínas no estructurales. Los anticuerpos IgG fueron significativamente más propensos a reconocer epítopos de proteínas estructurales.

Luego, los investigadores analizaron una variedad de episodios en muestras de pacientes con COVID-19 leve en comparación con COVID-19 grave. No se encontraron diferencias en el número de anticuerpos reconocidos. Sin embargo, cuando se examinaron las diferencias en los niveles de anticuerpos obtenidos a través del epítopo, los niveles de expresión de 23 anticuerpos IgM fueron más altos en pacientes moderados y 5 anticuerpos IgM fueron más altos en pacientes graves. Esto puede indicar que las personas con enfermedad aguda tuvieron una respuesta inmunitaria inicial más débil en las primeras etapas. Las respuestas de IgG fueron muy similares en ambos grupos, lo que indica que la respuesta inmunitaria fue más comparable entre los grupos en etapas posteriores de la infección viral. Los cambios en el número de epítopos IgA, IgM o IgG identificados en pacientes leves y graves se analizaron longitudinalmente, revelando que el número de epítopos asociados a IgA permaneció estable hasta que aumentó en pacientes graves después de 30 días y que los epítopos IgG e IgM aumentaron junto con el virus. infección.

Finalmente, se analizó la frecuencia de todos los epítopos que provocan anticuerpos, revelando niveles variados de frecuencia de epítopos. 21 IgM, 23 IgG y 10 epítopos asociados a IgA tenían frecuencias superiores al 50 %, mientras que todos los demás epítopos eran inferiores. Al comparar el suero con controles sanos, 12 epítopos dominantes provocaron anticuerpos en >25 pacientes y 2 epítopos se asociaron con niveles séricos más altos, pero solo en pacientes mayores. Al mapear la secuencia lineal de estos epítopos, se reveló que los epítopos S-15 estaban ubicados en el dominio N-terminal de la proteína S1 y que el epítopo S-82 estaba en el péptido de fusión de la proteína S2. Estos serían objetivos principales para los anticuerpos neutralizantes, que estudios anteriores han demostrado en gran medida que se dirigen a la proteína de punta.

Conclusiones

Los autores analizaron una amplia gama de anticuerpos y frecuencias de epítopos específicos, e identificaron los epítopos con mayor probabilidad de ser reconocidos por cualquier tipo de anticuerpo. Además, identificaron epítopos que mostraron diferentes respuestas inmunitarias en pacientes leves y graves y 12 epítopos de células B dominantes que produjeron anticuerpos en casi todos los pacientes. Finalmente, lograron identificar dos poderosos epítopos inmunes, que podrían usarse en futuras vacunas.