Detección de la nueva enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) mediante ensayos de serodiagnóstico rápido
Notas científicas
24/02/20
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: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
COVID-19
MSDNGPQNQRNAPRITFGGPSDSTGSNQNGERSGARSKQRRPQGLPNNTASWFTALTQHG
SARSCoV(2003)
MSDNGPQNQRSAPRITFGGPSDSSDNSKNGERNGARPKQRRPQGLPNNTASWFTALTQHG
**********.************:...:****.***.***********************
COVID-19
KEDLKFPRGQGVPINTNSSPDDQIGYYRRATRRIRGGDGKMKDLSPRWYFYYLGTGPEAG
SARSCoV(2003)
KENLTFPRGQGVPINTNSSKDDQIGYYRRATRRIRGGDGKMKELSPRWYFYYLGTGPEAG
**:*.************** **********************:*****************
COVID-19
LPYGANKDGIIWVATEGALNTPKDHIGTRNPANNAAIVLQLPQGTTLPKGFYAEGSRGGS
SARSCoV(2003)
LPYGANKEGIIWVATEGALNTPKDHIGTRNPANNAAIVLQLPQGTTLPKGFYAEGSRGGS
*******:****************************************************
COVID-19
QASSRSSSRSRNSSRNSTPGSSRGTSPARMAGNGGDAALALLLLDRLNQLESKMSGKGQQ
SARSCoV(2003)
QASSRSSSRSRNSSRNSTPGSSRGTSPARMAGNGGDTALALLLLDRLNQLENKVSGKGQQ
************************************:**************.*:******
COVID-19
QQGQTVTKKSAAEASKKPRQKRTATKAYNVTQAFGRRGPEQTQGNFGDQELIRQGTDYKH
SARSCoV(2003)
QQGQTVTKKSAAEASKKPRQKRTATKQYNVTQAFGRRGPEQTQGNFGDQELIRQGTDYKH
************************** *********************************
COVID-19
WPQIAQFAPSASAFFGMSRIGMEVTPSGTWLTYTGAIKLDDKDPNFKDQVILLNKHIDAY
SARSCoV(2003)
WPQIAQFAPSASAFFGMSRIGMEVTPSGTWLTYHGAIKLDDKDPQFKDNVILLNKHIDAY
********************************* **********:***:***********
COVID-19
KTFPPTEPKKDKKKKADETQALPQRQKKQQTVTLLPAADLDDFSKQLQQSMSSADSTQA
SARSCoV(2003)
KTFPPTEPKKDKKKKADELQALPQRQKKQQTVTLLPAADLDEFSKQLQQSMSGTDSTQA
****************** **********************:**********.:*****
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
COVID-19
-MFVFLVLLPLVSSQCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFF
SARSCoV(2003)
MLFFLFLQFALVNSQCVNLTGRTPLNPNYTNSSQRGVYYPDTIYRSDTLVLSQGYFLPFY
:*.::: :.**.******* ** * * **** *******.::**..* :*. ****:
COVID-19
SNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLI
SARSCoV(2003)
SNVSWYYSLTTN-NAATKRTDNPILDFKDGIYFAATEHSNIIRGWIFGTTLDNTSQSLLI
***:*:::: .. . .*** ***:* *:**:***:**:**************..:*****
COVID-19
VNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDL
SARSCoV(2003)
VNNATNVIIKVCNFDFCYDPYLSGYYHNN-KTWSIREFAVYSSYANCTFEYVSKSFMLNI
*******:****:*:** **:*. ***:* *:* ** **** ********:.*::::
COVID-19
EGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQ
SARSCoV(2003)
SGNGGLFNTLREFVFRNVDGHFKIYSKFTPVNLNRGLPTGLSVLQPLVELPVSINITKFR
.*: * *:.******:*:**:******.**:** *.** *:*.*:***:**:.****:*:
COVID-19
TLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSET
SARSCoV(2003)
TLLTIHRGDPMP---NNGWTAFSAAYFVGYLKPRTFMLKYNENGTITDAVDCALDPLSET
***::**. * ..**** :***:****:****:***********************
COVID-19
KCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRIS
SARSCoV(2003)
KCTLKSLTVQKGIYQTSNFRVQPTQSVVRFPNITNVCPFHKVFNATRFPSVYAWERTKIS
******:**:**************:*:********:*** :*******.*****:*.:**
COVID-19
NCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIA
SARSCoV(2003)
DCIADYTVFYNSTSFSTFKCYGVSPSKLIDLCFTSVYADTFLIRFSEVRQVAPGQTGVIA
:*:***:*:***:************:** *****.****:*:** .****:****** **
COVID-19
DYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTP
SARSCoV(2003)
DYNYKLPDDFTGCVIAWNTAKQDVGN-----YFYRSHRSTKLKPFERDLSSDENGVR---
******************: : * *:** .*.::*******:*:: .
COVID-19
CNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCV
SARSCoV(2003)
-----------TLSTYDFNPNVPLEYQATRVVVLSFELLNAPATVCGPKLSTQLVKNQCV
.*.:*.*:*. : **. **********:********* **:****:**
COVID-19
NFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVIT
SARSCoV(2003)
NFNFNGLKGTGVLTDSSKRFQSFQQFGKDASDFIDSVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVIT
*******.******:*.*:* .*****:* :* *:************************
COVID-19
PGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNS
SARSCoV(2003)
PGTNTSLEVAVLYQDVNCTDVPTTIHADQLTPAWRIYATGTNVFQTQAGCLIGAEHVNAS
****** :***********:**.:********:**:*:**:*****:*********** *
COVID-19
YECDIPIGAGICASYQTQTNSPRRARSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFT
SARSCoV(2003)
YECDIPIGAGICASYHTAS----ILRSTSQKAIVAYTMSLGAENSIAYANNSIAIPTNFS
***************:* : **.:.::*:***********:**:**********:
COVID-19
ISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQ
SARSCoV(2003)
ISVTTEVMPVSMAKTSVDCTMYICGDSIECSNLLLQYGSFCTQLNRALSGIAIEQDKNTQ
******::****:************** ********************:***:*******
COVID-19
EVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSFIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGD
SARSCoV(2003)
EVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSFIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGD
************************************************************
COVID-19
CLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGAALQIPFA
SARSCoV(2003)
CLGGISARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAAYTAALISGTATAGWTFGAGAALQIPFA
***.*:************************** **:**::** *:***************
COVID-19
MQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTASALGKLQDVVNQNAQAL
SARSCoV(2003)
MQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQESLTSTASALGKLQDVVNQNAQAL
************************************:**:********************
COVID-19
NTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDKVEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIR
SARSCoV(2003)
NTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDKVEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIR
************************************************************
COVID-19
ASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAP
SARSCoV(2003)
ASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYIPSQEKNFTTAP
************************************************:*:*********
COVID-19
AICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYD
SARSCoV(2003)
AICHEGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPKIITTDNTFVSGNCDVVIGIINNTVYD
****:****************************:*******************:******
COVID-19
PLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLID
SARSCoV(2003)
PLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDIDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVARNLNESLID
************************:**************************:********
COVID-19
LQELGKYEQYIKWPWYIWLGFIAGLIAIVMVTIMLCCMTSCCSCLKGCCSCGSCCKFDED
SARSCoV(2003)
LQELGKYEQYIKWPWYVWLGFIAGLIAIVMVTILLCCMTSCCSCLKGCCSCGSCCKFDED
****************:****************:**************************
COVID-19
DSEPVLKGVKLHYT
SARSCoV(2003)
DSEPVLKGVKLHYT
**************
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.