Investigadores del Instituto de Salud Carlos III, el Hospital Monte Sinaí de Nueva York y otras instituciones han desarrollado una prueba que mide la inmunidad celular frente a la infección por SARS-CoV-2.
El desarrollo de las vacunas para COVID-19 ha marcado un antes y un después en el manejo de la pandemia causada por el coronavirus SARS-CoV-2. La protección otorgada por las vacunas previene la enfermedad grave y reduce la mortalidad causada por el virus. Con este control parcial de la pandemia, una cuestión esencial a la hora de plantear acciones de prevención a largo plazo o a gran escala es conocer cuánto tiempo dura la protección generada por las vacunas para COVID-19 o por la propia infección con el virus SARS-CoV-2.
En la protección adaptativa que confieren las vacunas o la infección previa al virus intervienen dos tipos de inmunidad: la denominada inmunidad humoral, mediada por anticuerpos y la inmunidad celular, mediada por linfocitos T y la liberación de citoquinas en respuesta a la presencia del virus.
La producción de anticuerpos, más fácil de detectar, ha sido la principal forma de evaluar la inmunidad durante la pandemia. No obstante, debido a la amplia diversidad en la respuesta inmunitaria de las diferentes personas, no siempre está correlacionada con la respuesta celular. Esto implica que puede haber inmunidad celular en ausencia de producción de anticuerpos y que la duración o intensidad de la inmunidad humoral es independiente de la inmunidad celular.
Así pues, para conocer la duración de la protección proporcionada por las vacunas o la infección por el coronavirus, sería necesario detectar tanto la presencia de anticuerpos como la de linfocitos T que actúen de forma específica contra el virus. El problema es que hasta el momento no había métodos rápidos y escalables (adaptables a un número elevado de muestras) que permitieran medir de forma precisa la respuesta celular.
Investigadores del Instituto de Salud Carlos III, el Hospital Monte Sinaí de Nueva York, la Escuela de Medicina Duke en Singapur y la empresa Synlab, ofrecen una solución a este problema. En un reciente artículo publicado en Nature Biotecnology presentan varias aproximaciones genéticas, basadas en PCR cuantitativa, para medir de forma rápida y escalable la inmunidad celular frente a SARS-CoV-2. Mediante estas estrategias concluyen que la inmunidad celular puede extenderse al menos hasta ocho meses tras la vacunación o infección por el virus.
“El ensayo que hemos creado tiene la capacidad de medir la inmunidad celular de la población y testar de forma amplia a eficacia de las nuevas vacunas”, ha indicado Ernesto Guiccione, profesor en el Instituto Tisch del Cáncer del Hospital Monte Sinaí. “Sabemos que las poblaciones vulnerables no siempre desarrollan una respuesta por anticuerpos por lo que medir la activación de los linfocitos T es crítico para evaluar el alcance completo de la inmunidad de una persona”.
Expresión de CXCL10 como biomarcador de inmunidad celular a SARS-CoV-2
La prueba consiste en detectar los niveles del ARN mensajero del gen CXCL10 como medida indirecta de la presencia de linfocitos T específicos frente a SARS-CoV-2.
¿Por qué CXCL10? En estudios previos, los investigadores habían demostrado que los linfocitos T de la sangre reactivos frente al coronavirus pueden activarse in vitro en laboratorio cuando se incuban con fragmentos proteicos específicos del coronavirus. Cuando los linfocitos T específicos de SARS-CoV-2 se activan, producen y secretan, entre otras sustancias, interferón gamma que induce la expresión del gen CXCL10 por parte de los monocitos.
En su trabajo más reciente, los investigadores muestran que esta expresión de CXCL10 correlaciona con los niveles de interferón gamma generados por los linfocitos T, lo que identifica al ARN mensajero de CXCL10 como biomarcador de la activación.
Estrategias genéticas para detectar la inmunidad celular
Los investigadores presentan en el trabajo dos aproximaciones basadas en PCR cuantitativa con sondas específicas para detectar y cuantificar la expresión de CXCL10. En ambos casos, la preparación previa de la muestra, de sangre, consiste en una incubación durante la noche con fragmentos sintéticos de la proteína S del coronavirus. Esta incubación activa los linfocitos T y por extensión estimula la expresión de CXCL10.
La diferencia entre las dos aproximaciones radica en si se extrae el ARN a partir de la muestra de sangre, o si el análisis se realiza directamente sobre esta. Esta segunda opción representa una mejora ya que, no solo reduce el tiempo de procesado, al eliminar el paso de extracción de ARN, sino que requiere mínima preparación por parte del personal técnico que realiza la prueba.
Independientemente del paso de extracción de ARN ambas estrategias de PCR cuantitativa cuentan como ventajas la especificidad y la precisión que proporcionan las sondas de ARN con las que se realiza la amplificación del fragmento específico.
Como estrategia adicional, los investigadores también han presentado una aproximación de secuenciación de múltiples genes relacionados con la inmunidad celular. En este caso, que también parte del ARN extraído de las muestras de sangre tras la incubación con fragmentos sintéticos de la proteína S del coronavirus, el principal inconveniente es su mayor coste, el mayor tiempo hasta obtener resultados y la necesidad de personal más especializado. Como ventaja ofrece la posibilidad de conocer mejor cómo cambia la expresión de múltiples moléculas relacionadas con la inmunidad.
¿Cuánto dura la inmunidad celular?
Los investigadores han utilizado las dos aproximaciones de PCR cuantitativa para evaluar la inmunidad de personas convalecientes de COVID19 y vacunados y han encontrado que en ambos grupos, la inmunidad celular mediada por linfocitos T puede detectarse hasta ocho meses después, periodo máximo analizado. En el estudio no se presentan datos sobre personas más vulnerables, aunque sí se realizaron en adultos.
Una técnica con gran potencial para la monitorización de la inmunidad celular
Pese a no detectar directamente los linfocitos T reactivos a SARS-CoV-2, las aproximaciones de PCR cuantitativa desarrolladas representan una oportunidad para estimar la inmunidad celular de forma relativamente rápida (menos de 24 horas de protocolo) y escalable, a partir de un único mililitro de sangre.
Otra ventaja de estas estrategias es que están basadas en una tecnología que se ha utilizado ampliamente durante la pandemia para el diagnóstico de la infección por COVID-19. Es decir, se trata de una tecnología que ya se conoce en el entorno clínico.
Además, la prueba puede ser adaptada para estudiar la inmunidad celular a diferentes variantes del coronavirus. “Los ensayos que presentamos aquí están basados en la habilidad de los linfocitos SARS-CoV-2 de responder a péptidos que representen diferentes proteínas del virus”, ha indicado Jordi Ochando, investigador en el Instituto Tisch de Cáncer en el Hospital Monte Sinaí y profesor en la Escuela de Medicina del Hospital Monte Sinaí. “Con la posibilidad de utilizar diferentes conjuntos de péptidos, nuestra aproximación representa una estrategia flexible que puede ser fácilmente implementada para detectar la presencia de linfocitos T que respondan a diferentes proteínas virales. Estos linfocitos tienen un importante papel en la protección de variantes mutantes emergentes, y por lo tanto pueden calibrar inmediatamente el impacto que las mutaciones virales pueden tener en la inmunidad celular”.
La detección de la inmunidad celular puede ser especialmente interesante para las variantes del virus como Omicron, que evaden la acción neutralizadora de los anticuerpos.
De momento, la aproximación que no requiere extracción de ARN, ha obtenido la certificación europea de diagnóstico in vitro y está pendiente de ser validada y aprobada por la Agencia Europea del Medicamento (EMA) y la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. (FDA).
Amparo Tolosa, Genotipia
Imagen: Los investigadores han adaptado la detección de inmunidad celular, realizada habitualmente mediante técnicas inmunobioquímicas, a una estrategia basada en PCR cuantitativa. Imagen: Getty Images.
Referencias:
Schwarz, M., Torre, D., Lozano-Ojalvo, D. et al. Rapid, scalable assessment of SARS-CoV-2 cellular immunity by whole-blood PCR. Nat Biotechnol (2022). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01347-6
Measuring SARS-CoV-2 T cell immunity with a scalable qPCR-based assay. Nat Biotechnol (2022). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01358-3
Mount Sinai Researchers Develop a Rapid Test to Measure Immunity to COVID-19. https://www.mountsinai.org/about/newsroom/2022/mount-sinai-researchers-develop-a-rapid-test-to-measure-immunity-to-covid
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