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24.6: Reactividad cruzada
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Cross-reactivity
 
TRANSCRIPCIÓN

24.6: Cross-reactivity

24.6: Reactividad cruzada

Overview

The ability of a single antibody to recognize multiple structurally similar epitopes is an important immune defense strategy that enables the host to efficiently defend against many potentially threatening pathogens. However, cross-reactivity also elicits allergy symptoms against related allergens. It is increasingly important to understand the principles of cross-reactivity, as antibodies are actively being developed as therapeutic modalities for diverse diseases, including cancer.

Structurally Similar Epitopes May Be Found on Different Antigens

Antibodies can initiate an immune response by binding to specific structures on the surface of pathogens or other foreign elements. By definition, anything that is bound by an antibody, and subsequently elicits an immune response, is called an antigen. Often, antigens are proteins on the surface of viruses, bacteria, fungi, and protozoan invaders. The specific sequence of amino acids that is recognized by the antibody is called an epitope. Most epitopes are only 5-6 amino acids long. As such, a single antigen may present several distinct epitopes. Cross-reactivity occurs when two distinct epitopes are structurally similar, and hence are recognized by the same antibody.

Cross-Reactivity Facilitates Immunity against Related Pathogen Strains

A major benefit of antibody cross-reactivity is that it provides cross-protective immunity to related pathogens. When a circulating antibody recognizes a viral or bacterial pathogen that it has encountered previously, it mounts a rapid immune response and targets the pathogen for destruction. This process is called immunological memory. Cross-reactivity allows the same antibody to recognize and provoke a similarly robust immune response to a closely related but previously unencountered antigen. In this way, a less specific antibody provides broad-spectrum immunity despite antigenic variation in pathogens.

Cross-Reactivity Can Increase the Number of Allergens

An allergy occurs when antibodies recognize antigens from benign sources (e.g., foods, plants, animals) as invading pathogens and inappropriately mount an immune response against them. In the case of an allergy, the antigen is called an allergen. Antibody cross-reactivity can, unfortunately, increase the number of allergens that an allergic person reacts to. While the initial allergic reaction was induced against a specific allergen (e.g., walnut), cross-reactivity lets the immune system act against additional, structurally similar allergens (e.g., pecan). These allergens may be similar in nature, such as shrimp and lobster, or unrelated, such as banana and latex. Yet they present structurally similar epitopes and therefore induce an immune response that is mediated by the same antibody.

Vaccination with a Cross-Reactive Antibody May Curb Several Deadly Forms of Ebola

Ebola is an often deadly disease that is caused by the Ebola virus. Four of the six Ebola species are pathogenic to humans. The virus spreads easily by transmission of body fluids and causes local outbreaks. Only in recent years have researchers developed a vaccine against the Zaire strain of the Ebola virus. The vaccine successfully protected health workers in an acute Ebola outbreak in the Democratic Republic of the Congo in 2018. The vaccine needs to undergo additional testing to demonstrate its safety but is a hopeful candidate for preventing the Zaire strain of Ebola virus causing disease.

In the meantime, researchers continue to identify antibodies that confer broad immunity against Ebola virus. For that purpose, scientists sampled and characterized human antibodies from survivors of an Ebola outbreak. They identified two antibodies that cross-react against multiple species of the Ebola virus. This discovery might lead to the development of a broad-scale vaccine against the Ebola virus.

Visión general

La capacidad de un solo anticuerpo para reconocer múltiples epítopos estructuralmente similares es una importante estrategia de defensa inmune que permite al huésped defenderse eficientemente contra muchos patógenos potencialmente amenazantes. Sin embargo, la reactividad cruzada también provoca síntomas de alergia contra los alérgenos relacionados. Es cada vez más importante entender los principios de la reactividad cruzada, ya que los anticuerpos se están desarrollando activamente como modalidades terapéuticas para diversas enfermedades, incluido el cáncer.

Estructuralmente similares epitopos se pueden encontrar en diferentes antígenos

Los anticuerpos pueden iniciar una respuesta inmunitaria uniéndose a estructuras específicas en la superficie de patógenos u otros elementos extraños. Por definición, todo lo que está unido por un anticuerpo, y posteriormente provoca una respuesta inmune, se llama antígeno. A menudo, los antígenos son proteínas en la superficie de virus, bacterias, hongos e invasores protozoarios. La secuencia específica de aminoácidos que es reconocida por el anticuerpo se llama epítopo. La mayoría de los epítopos son sólo 5-6 aminoácidos de largo. Como tal, un solo antígeno puede presentar varios epítopos distintos. La reactividad cruzada se produce cuando dos epítopos distintos son estructuralmente similares y, por lo tanto, son reconocidos por el mismo anticuerpo.

La reactividad cruzada facilita la inmunidad contra las cepas de patógenos relacionados

Un beneficio importante de la reactividad cruzada de anticuerpos es que proporciona inmunidad de protección cruzada a patógenos relacionados. Cuando un anticuerpo circulante reconoce un patógeno viral o bacteriano que ha encontrado anteriormente, monta una respuesta inmune rápida y se dirige al patógeno para la destrucción. Este proceso se denomina memoria inmunológica. La reactividad cruzada permite que el mismo anticuerpo reconozca y provoque una respuesta inmune similarmente robusta a un antígeno estrechamente relacionado pero que antes no se había visto. De esta manera, un anticuerpo menos específico proporciona inmunidad de amplio espectro a pesar de la variación antigénica en patógenos.

La reactividad cruzada puede aumentar el número de alérgenos

Una alergia ocurre cuando los anticuerpos reconocen los antígenos de fuentes benignas (por ejemplo, alimentos, plantas, animales) como patógenos invasores y montan inapropiadamente una respuesta inmune contra ellos. En el caso de una alergia, el antígeno se denomina alérgeno. La reactividad cruzada de anticuerpos puede, por desgracia, aumentar el número de alérgenos a los que reacciona una persona alérgica. Mientras que la reacción alérgica inicial fue inducida contra un alérgeno específico (por ejemplo, nogal), la reactividad cruzada permite que el sistema inmunitario actúe contra alérgenos adicionales, estructuralmente similares (por ejemplo, nueces). Estos alérgenos pueden ser similares en naturaleza, como camarones y langostas, o no relacionados, como el plátano y el látex. Sin embargo, presentan epítopos estructuralmente similares y por lo tanto inducen una respuesta inmune que está mediada por el mismo anticuerpo.

La vacunación con un anticuerpo reactivo cruzado puede frenar varias formas mortales de ébola

El ébola es una enfermedad a menudo mortal causada por el virus del Ebola. Cuatro de las seis especies de ébola son patógenas para los seres humanos. El virus se propaga fácilmente por transmisión de fluidos corporales y causa brotes locales. Sólo en los últimos años los investigadores han desarrollado una vacuna contra la cepa Zaire del virus del Ebola. La vacuna protegió con éxito a los trabajadores sanitarios en un brote agudo de ébola en la República Democrática del Congo en 2018. La vacuna debe someterse a pruebas adicionales para demostrar su seguridad, pero es un candidato esperanzador para prevenir la cepa Zaire de la enfermedad causante del virus del Ebola.

Mientras tanto, los investigadores continúan identificando anticuerpos que confieren una inmunidad amplia contra el virus del Ebola. Para ello, los científicos tomaron muestras y caracterizaron anticuerpos humanos de supervivientes de un brote de ebola. Identificaron dos anticuerpos que reaccionan cruzadamente contra múltiples especies del virus del Ebola. Este descubrimiento podría conducir al desarrollo de una vacuna a gran escala contra el virus del Ebola.


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