2 de agosto de 2016
Este primer mapa detallado de la producción de anticuerpos del cuerpo podría sugerir nuevas opciones de tratamiento para los trastornos inmunológicos.
Por Elizabeth Svoboda
Cuando los virus y las bacterias invaden el cuerpo, el sistema inmunitario contraataca. Unos defensores llamados linfocitos B pululan por las zonas afectadas, liberando moléculas de anticuerpos que tratan de destruir a los invasores. Este ejército de anticuerpos cuenta con varias clases de especialistas: Algunos anticuerpos envuelven a los patógenos invasores o impiden que entren en las células sanas, mientras que otros anticuerpos crean una inflamación que puede acelerar el proceso de curación.
Ahora, por primera vez, los investigadores de Stanford han trazado un mapa de cómo el cuerpo humano crea anticuerpos de cada clase, revelando que un conjunto diverso de células productoras de anticuerpos surge del mismo tipo de ancestro.
Investigadores de Stanford dirigidos por el profesor Stephen Quake han completado el primer mapa detallado de cómo el cuerpo humano produce anticuerpos defensivos. (Crédito de la imagen: Tricia Seibold)
«¿Cómo fabricamos todos los agentes que nos protegen?», se pregunta Felix Horns, estudiante de posgrado de biofísica y primer autor de un artículo publicado en la revista eLife. «Lo que hemos hecho es medir eso».
El equipo de investigación de ocho personas fue dirigido por el asesor de Horns, el profesor de bioingeniería de Stanford Stephen Quake, quien cree que la creación de una visión general del sistema de defensa natural del cuerpo permitirá a los investigadores desarrollar tratamientos novedosos para una variedad de trastornos inmunológicos.
«Este mapa nos ayudará a entender lo que va mal en la enfermedad inmune», dijo Quake, quien también es un profesor de física aplicada y un investigador del Instituto Médico Howard Hughes. «Como resultado, podremos resolver problemas como las alergias».
Construyendo un árbol genealógico de las células B
Para elaborar su mapa, los investigadores extrajeron las células B de muestras de sangre de 22 adultos jóvenes y sanos. Utilizando una máquina de secuenciación genética de alto rendimiento, que lee los nucleótidos individuales que componen el código genético de una célula, crearon una gran biblioteca de genes productores de anticuerpos a partir de todas las células B de la muestra.
Rastrearon el linaje de las células B contando el número de mutaciones adquiridas en los genes de las células, descubriendo que las células de las últimas generaciones tenían más mutaciones genéticas. Los investigadores también buscaron pruebas de que las células B habían cambiado los tipos de anticuerpos que producían. Este proceso de cambio permite al sistema inmunitario personalizar su respuesta a las amenazas entrantes.
«Cada célula B comienza como una sola célula que produce un determinado tipo de anticuerpo», dijo Horns. «Si te protege, se expande y crea descendientes».
Usando una variedad de técnicas analíticas, los investigadores pudieron identificar las distintas clases de anticuerpos y aproximar su prevalencia.
Alrededor de tres cuartas partes de las células que el equipo analizó estaban programadas para crear la clase de anticuerpos IgM. La IgM es «la clase por defecto en la que nacen todos los anticuerpos», dijo Horns. «Cuando se activan por un desafío inmunológico, cambian de clase».
Una gran proporción de células IgM cambian para producir la clase de anticuerpos IgG, los más importantes del organismo para combatir los virus. Estas células pueden dar lugar a cuatro subclases diferentes de IgG que tienen propiedades antivíricas específicas.
Una fracción menor de células productoras de IgM pasa a crear anticuerpos IgA, que evitan las bacterias invasoras y también ayudan a las bacterias «buenas» del tracto digestivo a mantenerse en un equilibrio saludable.
El menor número de células IgM pasa a producir la clase de anticuerpos IgE, que desencadena la inflamación en el cuerpo y puede crear una respuesta alérgica si se vuelve demasiado activa.
Células que cambian para luchar contra la enfermedad
Los conocimientos de Horns sobre el proceso de cambio de clase podrían conducir a una serie de nuevos enfoques de tratamiento para los trastornos inmunológicos. En enfermedades raras como el síndrome de hiper IgM, las células de los pacientes carecen de la capacidad de cambiar de clase de anticuerpos, por lo que son vulnerables a una gran variedad de infecciones. Otras afecciones inmunitarias más comunes también pueden ser consecuencia de defectos en el cambio de clase. Las personas alérgicas, por ejemplo, producen anticuerpos IgE específicos para el alérgeno, lo que provoca una respuesta inmunitaria hiperactiva.
Algunos médicos han probado métodos como la «terapia helmíntica», que consiste en infectar a los pacientes con gusanos parásitos que modifican la producción de anticuerpos del organismo. Horns prevé una solución más precisa: diseñar fármacos que imiten las moléculas de señalización que controlan el proceso de cambio de clase de anticuerpos.
«Se puede pensar en el gusano como un instrumento muy contundente», dijo, «mientras que se puede imaginar el uso de un fármaco de diseño como un bisturí».
Como siguiente paso, Horns planea secuenciar los genes de las personas que sufren trastornos inmunológicos. Averiguar cómo difiere su producción de anticuerpos de su mapa de referencia sería un paso clave hacia la creación de terapias farmacológicas que restablecerían un equilibrio óptimo de anticuerpos.
«Supongamos que encontramos a alguien que no puede fabricar un determinado tipo de anticuerpo o lo hace en una proporción baja», dijo Horns. «Podemos convencer a los linfocitos B de que cambien a determinadas clases para solucionar la deficiencia».
Otros participantes en esta investigación son Cornelia Dekker, Sally Mackey y Gary Swan, de la Facultad de Medicina de Stanford, que reclutaron a los sujetos del estudio y organizaron la recogida de muestras; los bioingenieros de Stanford Christopher Vollmers y Derek Croote; y el inmunólogo de Stanford Mark Davis.
El título completo del artículo es «Lineage Tracing of Human B Cells Reveals the In Vivo Landscape of Human Antibody Class Switching» (El rastreo del linaje de las células B humanas revela el paisaje in vivo del cambio de clase de anticuerpos).