Detección de la nueva enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) mediante ensayos de serodiagnóstico rápido

24/02/2020

El 31 de diciembre de 2019, la OMS fue informada de un grupo de casos de neumonía de causa desconocida detectados en la ciudad de Wuhan, provincia china de Hubei. El 7 de enero las autoridades chinas identificaron la enfermedad por coronavirus (COVID-2019) como el virus causante. Como parte de la respuesta de la OMS al brote, se ha activado la I+D para acelerar los diagnósticos, las vacunas y las terapias para este nuevo coronavirus.

Figura 1. Coronavirus, 2020. Ilustración de David S. Goodsell, RCSB Protein Data Bank doi: 10.2210/rcsb_pdb/goodsell-gallery-019

En cuanto al diagnóstico, el nuevo coronavirus COVID-19 (SARSCoV2 o SARSCoV(2019)) requiere un diagnóstico rápido en el punto de atención para su uso a nivel comunitario con el fin de acelerar las terapias y las vacunas. Veamos los posibles antígenos que se pueden utilizar en estos test rápidos de serodiagnóstico:

NUCLEOCAPSIDE

La fosfoproteína de la nucleocápside (NP) es una proteína altamente fosforilada que no sólo es responsable de la construcción del complejo de ribonucleoproteína al interactuar con el genoma viral y regulando la síntesis de ARN y proteínas virales, sino que también sirve como un potente inmunógeno que induce inmunidad humoral y celular. La nucleoproteína es uno de los principales antígenos del SARS-CoV y se predicen abundantes sitios antigénicos en esta proteína. En comparación con otras proteínas estructurales virales, la baja tasa de variación de la proteína N con respecto a su tamaño sugiere su importancia para la supervivencia del virus.

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Figura 2. Estructura del dominio de unión al ARN N-terminal del SARS-CoV, proteína de la nucleocápside (código PDB: 1SSK)

Si realizamos un alineamiento de las secuencias de aminoácidos NP de ambos coronavirus relacionados, la alta identidad entre ambos, predice una clara reactividad cruzada en una prueba serológica:

ALINEACIÓN DE SARSCoV (2003) y SARSCoV2 (2019)/COVID-19

Esta proteína es muy similar a SarsCoV-1 (2003) y SarsCoV-2 (COVID-19), por lo tanto, con la proteína NP de SarsCoV (2003) en su ensayo de serodiagnóstico, su prueba podrá detectar las infecciones actuales por coronavirus (COVID-19) ya que comparten una identidad del 94% y una similitud del 97% en su secuencia de aminoácidos.

En Rekom Biotech hemos desarrollado tres antígenos a partir de la nucleocápside del SARSCoV(2003): NP-NTD (dominio N-terminal, RAG0082); NP-MID (dominio medio, RAG0081) y NP-CTD (dominio C-terminal, RAG0080). Los tres contienen juntos todos los determinantes antigénicos descritos por Wang et al., The Structure Analysis and Antigenicity Study of the N protein of SARS-CoV, 2003, Genomics Proteomics Bioinformatic, 1 (2): 145-54.

Acerca del SARSCoV-2, hemos desarrollado el antígeno recombinante fosfoproteína (NP) de la nucleocápside del COVID-19.

PROTEÍNA DE PICO

La proteína de pico (S) es una glicoproteína trímera de superficie ubicada en la envoltura de los viriones. Se escinde en las subunidades S1 y S2. La subunidad S1 es responsable de la unión huésped-receptor, mientras que la subunidad S2 contiene la maquinaria de fusión de membranas. Hay dos dominios en el coronavirus S1: dominio N-terminal (S1-NTD) y dominio C-terminal (S1-CTD). Uno o ambos de estos dominios S1 se unen potencialmente a receptores y funcionan como dominio de unión a receptores (RBD).

Figura 3. Estructura del trímero de la proteína de pico (código PDB: 6CRV). En verde se muestra el dominio S1 y en amarillo el dominio S2.

Si realizamos un alineamiento de las secuencias de aminoácidos de la glicoproteína S de ambos coronavirus relacionados, tal vez sea posible encontrar regiones especiales con menos identidad que teóricamente puedan evitar esta reactividad cruzada en una prueba serológica:

ALINEACIÓN DE SARSCoV (2003) y SARSCoV2 (2019)/COVID-19

Con el ectodominio S1 (rojo) de la glicoproteína de pico, tal vez sea posible discriminar mejor el COVID-19 del SARSCoV (2003), ya que esta proteína es menos similar a la nucleocápside, con un 70% de identidades y un 81% de similitudes. Si su prueba quiere discriminar, la mejor opción es seleccionar la región S1 de la proteína de pico. En este dominio podemos encontrar el dominio N-terminal del ectodominio S1 (S1 NTD) y el dominio C-terminal del ectodominio S1 (S1 CTD). Respecto a estas dos regiones, S1-NTD tiene una identidad de 66% y 79% de similitudes, mientras que S1-CTD tiene 79% de identidades y 89% de similitudes.

Respecto a la proteína S, en Rekom Biotech hemos desarrollado la proteína de pico de COVID-19 (S1-SBD), y estamos trabajando para mejorar el desarrollo de una quimera, para aumentar la cantidad de epítopos en el antígeno recombinante.

CONCLUSIÓN

En resumen, ambos coronavirus son extremadamente similares pero quizás, durante este brote, la mayor urgencia sea poder detectar de manera confiable y viable la presencia de anticuerpos contra el coronavirus en la sangre de personas potencialmente infectadas, y presumo que la terapéutica y la vacuna serán igualmente efectivas en ambos casos (si el paciente está infectado por SARSCoV1 o SARSCoV2). Por tanto, bajo mi punto de vista, es factible, como emergencia, utilizar el NP SARSCoV (2003) como antígeno para detectar el nuevo COVID-19 debido a su alta identidad y teniendo en cuenta además que el objetivo principal es la detección y no hay discriminación por el momento.

Escrito por Ana Camacho.