Decodificando el sistema inmunitario

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Linfocito B. Imagen: BruceBlaus. Blausen.com staff. «Blausen gallery 2014». Wikiversity Journal of Medicine. DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 20018762. [CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)].
Una de las claves de la capacidad de nuestro organismo para detectar agentes extraños se encuentra en los linfocitos B. Estas células inmunitarias, responsables junto con los linfocitos T de la respuesta inmunitaria adaptativa, tienen la capacidad de reconocer miles de antígenos ajenos a nuestro organismo, como por ejemplo moléculas de superficie de patógenos, e inducir una respuesta inmunitaria frente a ellos.

El tremendo potencial del sistema inmunitario viene determinado por la gran variabilidad de receptores de antígenos que pueden sintetizarse en los linfocitos B y T. Los receptores de los linfocitos B están formados por dos tipos de cadenas de inmunoglobulinas, unas ligeras, más variables codificadas por varios tipos de genes y  otras pesadas. Durante la diferenciación de los linfocitos la combinación de las diferentes variantes posibles de estos genes, por medio de un mecanismo genético, genera una gran variedad de receptores. De este modo, a partir de unos pocos genes pueden producirse millones de posibles anticuerpos, cada tipo sintetizado por un clon o población de linfocitos B (denominados clonotipos).

Disponer del catálogo de receptores de antígenos de los linfocitos B únicos y compartidos entre las diferentes personas es importante para saber cómo se adaptan al entorno o a la exposición a diferentes patógenos, o cuál es su respuesta ante ciertas enfermedades. Sin embargo, hasta el momento no se había cuantificado la diversidad exacta de receptores de antígenos de los linfocitos B en una persona individual o la proporción del repertorio de linfocitos B que dos personas comparten.  Las teóricamente casi infinitas posibilidades de combinación de los genes y sus variantes implicados en la síntesis de los receptores de antígenos de los linfocitos B suponían un reto técnico todavía por superar. Hasta ahora.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Vanderbilt y el Centro de Supercomputación de San Diego ha abordado la desafiante empresa de decodificar el repertorio de linfocitos B de tres personas adultas y ha encontrado que no es tan infinito como se pensaba.

 

genética linfocitos B
Durante la diferenciación de los linfocitos, se genera una gran variedad de receptores, por medio de un mecanismo genético que combina las diferentes variantes posibles de los genes involucrados. Imagen: National Human Genome Research Institute (CC BY NC 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/).

 

“Un reto permanente en el campo de la inmunología humana y el del desarrollo de vacunas ha sido que no tenemos datos de referencia completos de cómo es el sistema inmunitario de una persona sana normal”, señala James E Crowe, director del Centro de Vacunación de la Universidad de Vanderbilt y uno de los directores del trabajo. “Antes la gente asumía que sería imposible realizar un proyecto así, porque el sistema inmunitario es teóricamente tan amplio. Sin embargo, este nuevo artículo muestra que es posible definir una gran porción, porque el tamaño del repertorio de receptores de linfocitos B de cada persona es inesperadamente pequeño”.

Los investigadores han aislado más de 50.000 millones de linfocitos de la sangre de tres individuos adultos y han secuenciado los elementos que componen los receptores de antígenos para determinar los diferentes tipos de linfocitos B presentes en cada una de ellas.  De este modo, el equipo ha estimado que cada persona tiene una colección de entre 9 y 17 millones de tipos de linfocitos B, con algunos de ellos presentes por miles en cada persona.

Además de evaluar la diversidad individual de los linfocitos B, uno de los resultados más interesantes del trabajo es que la proporción de linfocitos B compartidos entre diferentes personas es mayor de la esperada. Cuando dos personas comparten linfocitos B, puede ser debido a que ambas han estado expuestas a los mismos antígenos. No obstante, los investigadores argumentan que esta no debe ser la única razón, ya que algunos de los tipos de linfocitos B compartidos también han sido identificados en muestras obtenidas de cordón umbilical, de niños recién nacidos que acaban de ser expuestos al mundo exterior.

 

Los resultados del trabajo muestran que es posible analizar las características individuales del sistema inmunitario de cada persona. Imagen: A.Tolosa (MedigenePress S.L.).

 

Los resultados del trabajo muestran que es posible analizar las características individuales del sistema inmunitario de cada persona y ofrecen gran interés en el campo de la inmunología y desarrollo de vacunas. Por una parte, los autores destacan que determinar por qué algunas combinaciones de los elementos que conforman los receptores de los linfocitos B están presentes en diferentes personas desde el nacimiento y persisten hasta la edad adulta podría ayudar a entender la diferente respuesta de las personas a las vacunas o las infecciones. Por otra, conocer qué perfiles de elementos de los linfocitos son compartidos por diferentes personas, podría facilitar el desarrollo de vacunas basadas en el reconocimiento de antígenos. Por último, la obtención de diferentes repertorios de linfocitos en personas sanas y pacientes, podría contribuir a desarrollar marcadores de diferentes enfermedades.

El estudio, centrado en la variabilidad de los linfocitos B, forma parte del Human Vaccines Project, una colaboración entre diversos centros de investigación, agencias gubernamentales e industria para la investigación en la generación de nuevas vacunas e inmunoterapias. Estudios futuros del proyecto incluirán el estudio de la variabilidad de los linfocitos T, así como las características específicas de ambos tipos de linfocitos en diferentes poblaciones geográficas o en centenarios.

“Decodificar el sistema inmunitario humano es central para hacer frente a los retos globales de las enfermedades infecciosas y las no contagiosas, desde el cáncer al Alzhéimer o a la gripe”, manifiesta Wayne Koff, director general del Human Vaccines Project. “Este estudio marca un punto clave hacia la comprensión de cómo funciona el sistema inmunitario, estableciendo el escenario para el desarrollo de productos de salud de última generación a través de la convergencia de las tecnologías genómicas y de monitorización inmunitaria con el aprendizaje de máquinas y la inteligencia artificial”.

Referencia: Soto C et al. High frequency of shared clonotypes in human B cell receptor repertoires. Nature. 2019. Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-0934-8

Fuentes: 

Decoding the human immune system. https://www.humanvaccinesproject.org/press-release/decoding-the-human-immune-system/

Researchers push forward frontiers of vaccine science.  https://news.vanderbilt.edu/2019/02/13/researchers-push-forward-frontiers-of-vaccine-science/

 

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