Barnes, que faz parte do laboratório de Pamela Bjorkman , o professor David Baltimore de Biologia e Bioengenharia, usa técnicas de imagem de alta resolução para investigar como os va­rus infectam os humanos e como o sistema imunológico do corpo responde a s infecções virais. Ele se concentra no estudo de anticorpos para neutralizar o HIV-1 e, mais recentemente, o SARS-CoV-2 , o va­rus por trás da pandemia COVID-19.

Aqui, Barnes conversa com a estrategista de ma­dia e conteaºdo do Caltech Lori Dajose (BS '15) sobre como seu trabalho pode ajudar a melhorar as vacinações COVID-19 e tornar os tratamentos melhores.

Os anticorpos nada mais são do que protea­nas que o nosso corpo produz. Eles são produzidos por nosso sistema imunológico em resposta a anta­genos ou patógenos específicos, sejam eles va­rus, bactanãrias ou mesmo pa³len. Eles normalmente tem uma forma em forma de Y, em que as extremidades do Y são usadas para agarrar o pata³geno. Uma vez conectado, o anticorpo pode bloquear o pata³geno - um va­rus no caso do SARS-CoV-2 - de infectar sua canãlula ou pode sinalizar outras células no sistema imunológico para responder e descartar esse anta­geno.

Esses anticorpos normalmente são produzidos dentro de 7 a 10 dias após encontrar uma infecção ou va­rus. Eles desempenham um papel muito importante em nossa resposta imune adaptativa ao neutralizar o va­rus ou a bactanãria e nos dar uma memória para que possamos ser protegidos quando formos novamente desafiados pelo mesmo pata³geno.

Ha¡ três coisas a se pensar quando se trata de anticorpos: especificidade, diversidade e memória. Existe uma diversidade de células do sistema imunológico circulando em nosso corpo a qualquer momento. Devido a essa diversidade, vocêpode obter respostas imunola³gicas muito especa­ficas quando exposto ou desafiado por um determinado va­rus ou anta­geno. Seu corpo então conduz uma resposta que émuito especa­fica para aquele anta­geno e comea§a a fazer mais células que produzem os anticorpos que o reconhecem.

O que estamos tentando fazer com uma vacina éproduzir anticorpos, dando ao corpo um pedaço do va­rus. Nesse caso, com o SARS-CoV-2, damos a ele um pedaço do va­rus conhecido como glicoprotea­na de pico, a grande protea­na nasuperfÍcie do va­rus. Quando damos esse pedaço ao corpo, células que são muito especa­ficas e podem reconhecer essa protea­na spike comea§am a proliferar e comea§amos a produzir mais delas.

Agora, quando somos desafiados com o va­rus - quando saa­mos em paºblico após sermos vacinados e o va­rus entra em nosso corpo - nosso sistema imunológico tem mais dessas células disponí­veis para atacar e criar anticorpos que sera£o específicos para aquela protea­na de pico . a‰ o que estamos tentando fazer no caso de uma vacina: expandir essa população muito especa­fica de células que da£o origem a anticorpos que ajudara£o a nos proteger.

Quera­amos explorar o que estava acontecendo após a infecção natural. Como os anticorpos de indivíduos recuperados funcionam para neutralizar um va­rus, e o que isso pode nos dizer sobre as maneiras de criarmos esses anticorpos para serem melhores?

Aqui no grupo de Pamela Bjorkman, utilizamos uma técnica de imagem chamada crio-EM de parta­cula única. Nesse caso, pegamos essa protea­na de pico e a misturamos para formar um complexo com anticorpos potentes e fortemente neutralizantes que foram isolados de pessoas. Assim que tivermos esse complexo, podemos olha¡-lo, imagina¡-lo e dizer exatamente como esse anticorpo estãodirecionando o pico. Trata-se de alvejá-lo para bloquea¡-lo de interagir com o receptor de que o va­rus precisa para entrar em nossas células humanas, como as células do pulma£o, ou estãoalvejando uma regia£o diferente?

Por meio de nosso trabalho, podemos comea§ar a entender exatamente onde esses anticorpos se ligam, como funcionam na neutralização do va­rus e comea§ar a contar um quadro completo do que estãoacontecendo em nossa resposta imunola³gica após a infecção. Agora que sabemos exatamente como esses anticorpos se ligam e como funcionam, podemos comea§ar a pensar em maneiras de combina¡-los e fazer terapias. Mesmo os anticorpos que consideramos fracos como um aºnico anticorpo podem ser muito potentes e neutralizar o va­rus dentro da mistura de anticorpos que vocêrealmente veria após a infecção. Isso éimportante quando comea§amos a falar sobre as variantes do SARS-CoV-2 e como nossos anticorpos lidam com essas variantes.

Barnes sugeriu três recursos para o paºblico interessado no acesso a tratamentos com anticorpos:

Como bia³logos estruturais, descobrimos maneiras de criar imagens e entender os complexos anticorpo-anta­geno usando a técnica que mencionei, crio-EM de parta­cula única. Portanto, contanto que possamos entender a bioquímica, fazer as protea­nas que quera­amos estudar e formar complexos esta¡veis, a parte de imagem - com os microsca³pios e as instalações que temos aqui no Caltech - nos permite fazer a transição facilmente e rapidamente.

Nãofoi muito difa­cil, dadas as semelhanças entre esses va­rus. O coronava­rus émuito semelhante ao HIV, pois ambos são [os chamados] va­rus de envelope exibindo uma glicoprotea­na desuperfÍcie. Isso nos permitiu aprender mais rapidamente sobre esse va­rus.

Ha¡ um certo grau de hesitação em certas comunidades sobre vacinação e tratamentos, mas essa hesitação não explica completamente o baixo número de pessoas de cor sendo vacinadas. Precisamos ter prática s mais equitativas para a distribuição de vacinas em comunidades de cor.

Nossa discussão naquele dia foi para ajudar as pessoas a entenderem exatamente o que são as vacinas, como foram testadas e para que saibam que essas vacinas são muito seguras e eficazes. Infelizmente, hámuita desinformação circulando nas nota­cias e nas redes sociais. Como cientistas, énosso trabalho ajudar as pessoas a entender. Chega muita informação, mesmo para nós, cientistas, lidarmos com ela. Então, como podemos esperar que as comunidades analisem esses dados por conta própria e os compreendam?

Eu valorizo ​​aqueles tipos de eventos que nos permitem, como cientistas fazendo o trabalho, estar a  frente da comunidade e explicar exatamente o que estamos fazendo e como o trabalho ira¡ beneficiar vocêe suas fama­lias e amigos. Aprendi muito sobre saúde pública aqui em Pasadena e acho que a cidade estãofazendo grandes avanços para garantir que as pessoas sejam vacinadas de forma equitativa.