Modul în care organismul se luptă împotriva agenților patogeni ar putea fi înțeles mai bine cu ajutorul unui microchip inovator. mEM (microfluidic EM-based polyclonal epitope mapping) oferă cu o foarte mare sensibilitate informații cu privire la interacțiunile anticorp – virus, în doar 90 de minute, prin utilizarea unei singure picături de sânge.
Rezultatele studiului în care a fost testat mEM sunt publicate în jurnalul Nature Biomedical Engineering. Prin monitorizarea interacțiunii anticorp – agent patogen și indicând precis zonele de pe suprafața virusului de care anticorpii se leagă cel mai puternic, microchipul oferă informații esențiale pentru optimizarea vaccinurilor și accelerarea procesului de dezvoltare a unor metode de imunizare cât mai eficiente.
Sistemul a fost proiectat de către oamenii de știință de la Scripps Research, ca o alternativă a tehnologiei EMPEM (electron microscopy-based polyclonal epitope mapping), dezvoltată de același laborator de cercetare în 2018. Deși EMPEM servește unui scop asemănător, identificarea epitopilor (zonele de pe suprafața unui virus care sunt țintite de anticorpi), folosește cantități foarte mari de sânge pentru analiză. În plus, durează aproximativ o săptămână pentru obținerea rezultatelor.
„Dacă știm care anticorpi conduc la cel mai puternic răspuns imun împotriva unui virus, atunci putem dezvolta noi vaccinuri care să livreze acei anticorpi. Un astfel de lucru nu ar fi fost posibil în trecut, din cauza cantității mari de sânge de care e nevoie pentru utilizarea tehnicii EMPEM” – afirmă unul dintre autorii studiului, Leigh Sewall, Scripps Research Institute.
mEM are nevoie de doar 4 μL de sânge pentru analiză, de o sută de ori mai puțin decât EMPEM. În interior, microchipul prezintă o suprafață specială pe care sunt atașate proteine virale. După ce proba de sânge este introdusă în sistem, anticorpii din compoziția acesteia identifică proteinele virale și se leagă de ele. Ulterior, proteinele virale cu anticorpii atașați de suprafața lor sunt eliberate de pe suprafața microchipului și sunt analizate imagistic prin microscopie electronică.
În urma testelor, mEM s-a dovedit a fi eficient în descifrarea interacțiunilor anticorp – agent patogen, fiind caracterizat de o sensibilitate mai mare decât cea a tehnicii EMPEM. Mai mult decât atât, microchipul a condus la descoperirea unor noi situsuri de legare, fapt care până acum nu a fost posibil doar cu ajutorul EMPEM. Au fost studiate interacțiunile dintre anticorpi și virusuri pentru influenza, SARS-CoV-2 și HIV.
Scalabilitatea, sensibilitatea și reproductibilitatea sunt principalele avantaje ale microchipului mEM. Aceste caracteristici îl fac un prototip potrivit pentru caracterizarea structurală a răspunsului viral. În prezent, oamenii de știință lucrează la automatizarea sistemului și la dezvoltarea sa în așa fel încât să poată analiza în paralel interacțiunile dintre anticorpi și un număr cât mai mare de proteine virale diferite.
Citește și:
- Intestine-on-a-chip: biotehnologia care permite înțelegerea mecanismelor fiziopatologice și genetice în cazul unei afecțiuni inflamatorii a intestinului la copii
- Leukemia-on-a-chip, dispozitivul care permite testarea în laborator a terapiei CAR-T potrivite pentru fiecare pacient, înainte de administrare
- Neurons-on-chip: Primii neuroni artificiali, identici ca proprietăți și funcții cu cei biologici, dezvoltați în scopul vindecării afecțiunilor cronice