Tolerància espacial de la unió anticòs-antigen en la nanoescala

Les reaccions anticòs-antigen del sistema immunològic, que permeten identificar i neutralitzar elements estranys com bacteris, virus o paràsits, es basen en la unió específica i reversible anticòs-antigen, caracteritzada per paràmetres com la seva especificitat, afinitat, velocitat de reacció o força d’unió.

La utilització de innovadors sistemes basats en la distribució d’antigens en patrons nanomètrics, permet caracteritzar la relació entre la disposició espacial dels antígens i l’afinitat amb que s’hi uneixen els anticossos, així com la seva força d’interacció. Utilitzant la tècnica d’ADN origami, que a través del plegament de molècules d’ADN permet crear una gran diversitat d’estructures, els antígens es poden ordenar de manera periòdica a l’espai en patrons nanomètrics. Si aquestes estructures es construeixen sobre sistemes amb ressonància plasmònica superficial, es poden caracteritzar aquestes unions a través d’un sistema òptica.

Aquestes plataformes nanomètriques permeten estudiar, per exemple, la relació entre la força de l’enllaç i la distància entre antígens. També permeten comprovar que l’afinitat d’un anticòs per un antigen afecta al rang de distàncies en les quals l’anticòs es pot unir de forma bivalent als antigens. Aquesta tolerància espacial dona una altra dimensió al concepte d’especificitat en el reconeixement d’antígens per anticossos específics.

Entre els diferents isotips d’anticossos, que en humans inclouen les immunoglobulines IgM, IgD, IgG, IgE, IgA i IgG, l’isotipc IgM és l’anticòs amb major tolerància espacial per a fer enllaços bivalents (de 3 nm a 29 nm), mentre que el IgG és el que té menys tolerància espacial (de 3 nm a 17 nm). Aquesta tolerància espacial dels anticossos exposats correlacionaria amb el seu rol biològic, tenint en compte que el procés de maduració dels limfòcits B comença exposant IgMs en fases més primerencs i hi ha un canvi per IgGs quan arriben a la maduresa.

Per altra banda, també es pot estudiar la unió d’anticossos hexamèrics, relacionats amb l’activació del sistema del complement que contribueix a eliminar patògens de l’organisme. Aquesta plataforma amb estructuració nanomètrica, permet observar que la formació d’hexàmers de IgG, clau per a l’activació del sistema del complement, té relació amb la presència d’un anticòs amb poca tolerància espacial (com les IgGs) però en molt alta concentració.

En l’article de referència publicat al Nature Nanotechnology el Gener de 2019 per A. Shaw et al., es presenta una discussió exhaustiva dels estudis així com una descripció precisa del sistema experimental que demostra com la nanotecnologia, mitjançant la física i la química permeten avançar en la comprensió de sistemes biològics complexes.