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24.6: Reatividade Cruzada
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Cross-reactivity
 
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24.6: Cross-reactivity

24.6: Reatividade 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.

Visão geral

A capacidade de um único anticorpo reconhecer vários epítopos estruturalmente semelhantes é uma importante estratégia de defesa imunológica que permite ao hospedeiro defender eficientemente contra muitos patógenos potencialmente ameaçadores. No entanto, a reatividade cruzada também provoca sintomas alérgicos contra alérgenos relacionados. É cada vez mais importante compreender os princípios da reatividade cruzada, pois os anticorpos estão sendo desenvolvidos ativamente como modalidades terapêuticas para diversas doenças, incluindo o câncer.

Epítopos estruturalmente semelhantes podem ser encontrados em diferentes antígenos

Anticorpos podem iniciar uma resposta imune ligando-se a estruturas específicas na superfície de patógenos ou outros elementos estranhos. Por definição, qualquer coisa que é vinculada por um anticorpo, e posteriormente provoca uma resposta imune, é chamada de antígeno. Muitas vezes, antígenos são proteínas na superfície de vírus, bactérias, fungos e invasores protozoários. A sequência específica de aminoácidos reconhecidos pelo anticorpo é chamada de epítope. A maioria dos epítopos tem apenas 5-6 aminoácidos de comprimento. Como tal, um único antígeno pode apresentar vários epítopos distintos. A reatividade cruzada ocorre quando dois epítopos distintos são estruturalmente semelhantes e, portanto, são reconhecidos pelo mesmo anticorpo.

Reatividade cruzada facilita imunidade contra cepas de patógenos relacionadas

Um grande benefício da reatividade cruzada de anticorpos é que ele fornece imunidade cruzada aos patógenos relacionados. Quando um anticorpo circulante reconhece um patógeno viral ou bacteriano que já encontrou anteriormente, ele monta uma resposta imune rápida e visa o patógeno para destruição. Esse processo é chamado de memória imunológica. A reatividade cruzada permite que o mesmo anticorpo reconheça e provoque uma resposta imune igualmente robusta a um antígeno intimamente relacionado, mas não contado anteriormente. Desta forma, um anticorpo menos específico fornece imunidade de amplo espectro, apesar da variação antigênica em patógenos.

Reatividade cruzada pode aumentar o número de alérgenos

Uma alergia ocorre quando os anticorpos reconhecem antígenos de fontes benignas (por exemplo, alimentos, plantas, animais) como patógenos invasores e montam inapropriadamente uma resposta imune contra eles. No caso de uma alergia, o antígeno é chamado de alérgeno. A reatividade cruzada de anticorpos pode, infelizmente, aumentar o número de alérgenos a que uma pessoa alérgica reage. Enquanto a reação alérgica inicial foi induzida contra um alérgeno específico (por exemplo, nozes), a reatividade cruzada permite que o sistema imunológico aja contra alérgenos adicionais, estruturalmente semelhantes (por exemplo, nozes). Esses alérgenos podem ser semelhantes na natureza, como camarão e lagosta, ou não relacionados, como banana e látex. No entanto, eles apresentam epítopos estruturalmente semelhantes e, portanto, induzem uma resposta imune que é mediada pelo mesmo anticorpo.

Vacinação com anticorpo interativo pode conter várias formas mortais de ebola

O ebola é uma doença muitas vezes mortal causada pelo vírus Ebola. Quatro das seis espécies de Ebola são patogênicas para humanos. O vírus se espalha facilmente pela transmissão de fluidos corporais e causa surtos locais. Somente nos últimos anos os pesquisadores desenvolveram uma vacina contra a cepa Zaire do vírus Ebola. A vacina protegeu com sucesso os profissionais de saúde em um surto agudo de Ebola na República Democrática do Congo em 2018. A vacina precisa ser submetida a testes adicionais para demonstrar sua segurança, mas é uma candidata esperançosa para prevenir a cepa Zaire do vírus Ebola que causa a doença.

Enquanto isso, os pesquisadores continuam a identificar anticorpos que conferem ampla imunidade contra o vírus Ebola. Para isso, os cientistas amostraram e caracterizaram anticorpos humanos de sobreviventes de um surto de Ebola. Eles identificaram dois anticorpos que reagem cruzadamente contra várias espécies do vírus Ebola. Essa descoberta pode levar ao desenvolvimento de uma vacina em larga escala contra o vírus Ebola.


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