¿Cómo se obtiene la proteína Spike del virus SARS-CoV-2 utilizada en el ensayo Piloto para el COVID19 que se está desarrollando en el CTB-UPM?

Como ya se anunció anteriormente, hace unas semanas comenzó el ensayo piloto de investigación, voluntario, experimental y no vinculante para la detección precoz, vigilancia y control de COVID-19.

Parte de este ensayo se lleva a cabo gracias a la proteína recombinante del SARS-CoV-2 producida y purificada por el Grupo de Alérgenos Vegetales del CBGP, liderado por Araceli Díaz Perales. Tras la identificación de la secuencia de ADN del gen que codifica la proteína Spike del virus por parte del grupo del CSIC-CNB que participa en esta iniciativa, dicha secuencia fue facilitada al Grupo de Alérgenos Vegetales del CBGP para comenzar con las tareas de producción y purificación de la proteína. Cabe destacar que la proteína obtenida por parte del grupo del CBGP-UPM es una proteína truncada (es decir, un trozo y no la proteína completa) que se corresponde con la región expuesta al exterior del virus (y que este emplea para unirse al receptor de las células humanas y entrar dentro de ellas). Esto se hizo así debido al gran tamaño y complejidad de la proteína Spike.

Proteína Spike completa del virus SARS-CoV-2 (de Walls et al., Cell, 2020).

La necesidad de obtención de la proteína del virus purificada se debe a la naturaleza del propio ensayo piloto. Dicho ensayo se fundamenta en la detección de anticuerpos específicos frente al virus en muestras humanas. Estos anticuerpos son unas proteínas producidas por nuestro sistema inmune que son capaces de unirse específicamente a otras proteínas frente a las cuales hemos estado expuestos y que el sistema inmune ha reconocido como una potencial amenaza. Es por esto por lo que la proteína del virus es incorporada en la superficie de los kits de detección, a fin de capturar los anticuerpos específicos procedentes de las muestras humanas y determinar así si la persona ha estado en contacto o no con el virus.

 

El proceso de producción y purificación de proteínas recombinantes es un método ampliamente utilizado en numerosos laboratorios que llevan a cabo tareas de biología molecular. En este caso, para obtener la proteína Spike del virus, se ha empleado la secuencia descrita y facilitada por el grupo del CSIC-CNB.

 

En primer lugar, esa secuencia de ADN se incorpora en otra molécula de ADN circular llamada plásmido, a fin de introducirla en una bacteria (en este caso E. Coli) y emplear su maquinaria celular a fin de generar múltiples copias de nuestra secuencia de interés. Una vez finalizado este proceso, llamado clonaje, se extraen las copias del plásmido que contiene nuestro gen de interés (que dará lugar a la proteína Spike) para incorporarlo en la levadura que se encargará de producir la proteína en cuestión (en este caso P. pastoris). El plásmido y la cepa de levadura empleados están optimizados para controlar el proceso de producción a través de inductores (activan la producción de la proteína de interés) y señales de localización que guían la proteína producida hacia el exterior de la levadura (facilitando el proceso de purificación posterior).

 

Una vez producida y liberada al medio de cultivo, la proteína Spike se encuentra formando parte de una mezcla compleja de componentes presentes en dicho medio. Para conseguir obtener la proteína en un nivel de pureza válido para su empleo en los kits de detección, es necesario separarla del resto de componentes del medio de cultivo. Para ello se aplica un proceso de separación (denominado cromatografía), que nos permite aislar los distintos componentes de la mezcla en función de su tamaño.

Proceso de separación por tamaño mediante cromatografía (elaboración propia).

Por último, el grupo de Alérgenos Vegetales lleva a cabo una serie de ensayos para garantizar que la proteína purificada se corresponde con la Spike del virus, así como para evaluar los niveles de pureza de esta. Una vez realizados dichos ensayos, la proteína es puesta a disposición del equipo del CTB-UPM, que se encarga de incorporarla en los kits para la realización de los ensayos de detección de anticuerpos.

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