Μια επαναστατική τεχνολογική καινοτομία έρχεται να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο μελετούμε την ανοσολογική απόκριση του ανθρώπινου σώματος. Επιστήμονες του Scripps Research ανέπτυξαν ένα μικροτσίπ ικανό να χαρτογραφεί πώς τα αντισώματα ενός ατόμου αλληλεπιδρούν με έναν ιό, χρησιμοποιώντας μόνο μία σταγόνα αίματος – και μάλιστα μέσα σε ενενήντα λεπτά. Η νέα αυτή μέθοδος, που φέρει την ονομασία mEM (microfluidic EM-based polyclonal epitope mapping), συμπυκνώνει εργασία μιας ολόκληρης εβδομάδας σε λιγότερο από δύο ώρες.
Η τεχνολογία δίνει στους ερευνητές τη δυνατότητα να αποκτήσουν γρήγορες και ακριβείς πληροφορίες για το πώς το ανοσοποιητικό σύστημα ανταποκρίνεται σε ιούς, όπως ο SARS-CoV-2, η γρίπη και ο HIV, κάτι που μπορεί να επιταχύνει σημαντικά την ανάπτυξη νέων εμβολίων και θεραπειών.
«Αυτό το εργαλείο μάς επιτρέπει να παρατηρούμε πώς εξελίσσονται τα αντισώματα λίγο μετά από έναν εμβολιασμό ή μια λοίμωξη, κάτι που μέχρι πρότινος δεν μπορούσαμε να κάνουμε σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα ή με τόσο μικρή ποσότητα αίματος», εξηγεί ο Andrew Ward, καθηγητής στο Τμήμα Ολοκληρωμένης Δομικής και Υπολογιστικής Βιολογίας του Scripps Research και επικεφαλής της μελέτης, η οποία δημοσιεύτηκε στο Nature Biomedical Engineering τον Ιούνιο του 2025.
Όταν το σώμα εκτίθεται σε έναν ιό ή σε εμβόλιο, ενεργοποιείται μια διαδικασία παραγωγής αντισωμάτων. Ορισμένα από αυτά είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά, ενώ άλλα έχουν περιορισμένη δράση. Για τους επιστήμονες που προσπαθούν να σχεδιάσουν καλύτερα εμβόλια, το κρίσιμο ερώτημα είναι σε ποια ακριβώς σημεία του ιού προσκολλώνται τα πιο ισχυρά αντισώματα.
«Αν γνωρίζουμε ποια αντισώματα προσφέρουν την ισχυρότερη προστασία, μπορούμε να αναπτύξουμε εμβόλια που τα ενεργοποιούν στοχευμένα», τονίζει η Leigh Sewall, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Scripps Research και κύρια συγγραφέας της μελέτης.
Η ιδέα πίσω από το mEM έχει τις ρίζες της σε μια προηγούμενη τεχνική που ανέπτυξε το ίδιο εργαστήριο το 2018, γνωστή ως EMPEM (electron microscopy-based polyclonal epitope mapping). Αν και τότε αποτέλεσε τεχνολογική καινοτομία, η παλαιότερη μέθοδος απαιτούσε μεγάλες ποσότητες αίματος και χρειαζόταν έως και μία εβδομάδα για να ολοκληρωθεί.
«Κατά τη διάρκεια της πανδημίας του COVID-19, έγινε εμφανές πως χρειαζόμασταν μια ταχύτερη λύση», επισημαίνει η Alba Torrents de la Peña, ερευνήτρια στο Scripps Research και μέλος της ομάδας που ανέπτυξε τη νέα μέθοδο. «Έτσι αποφασίσαμε να ξεκινήσουμε από το μηδέν».
Το mEM λειτουργεί με εξαιρετικά μικρή ποσότητα αίματος — περίπου τέσσερα μικρολίτρα, δηλαδή εκατό φορές λιγότερο από ό,τι απαιτούσε η προηγούμενη τεχνική. Το αίμα εισάγεται σε ένα μικροσκοπικό, επαναχρησιμοποιούμενο τσιπ, όπου οι πρωτεΐνες του ιού είναι προσκολλημένες σε μια ειδική επιφάνεια. Καθώς το αίμα ρέει μέσα από το τσιπ, τα αντισώματα συνδέονται με τις ιικές πρωτεΐνες. Στη συνέχεια, το σύστημα απομονώνει τα σύμπλοκα και τα προετοιμάζει για απεικόνιση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Για να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα της μεθόδου, η ερευνητική ομάδα χαρτογράφησε τα αντισώματα σε δείγματα από ανθρώπους και ποντίκια που είχαν είτε εμβολιαστεί είτε εκτεθεί σε ιούς όπως η γρίπη, ο SARS-CoV-2 και ο HIV. Η νέα τεχνική όχι μόνο παρείχε άμεσα αποτελέσματα, αλλά αποδείχθηκε και πιο ευαίσθητη από την EMPEM. Μάλιστα, εντόπισε νέες περιοχές σύνδεσης αντισωμάτων στις πρωτεΐνες της γρίπης και του κορωνοϊού, οι οποίες δεν είχαν ανιχνευθεί προηγουμένως.
Ιδιαίτερα σημαντική ήταν η δυνατότητα παρακολούθησης της εξέλιξης των αντισωμάτων στο ίδιο ποντίκι σε διαδοχικά χρονικά σημεία μετά τον εμβολιασμό – κάτι που παλαιότερα δεν ήταν εφικτό λόγω της απαίτησης για μεγάλες ποσότητες αίματος.
Η ομάδα του Scripps Research εργάζεται πλέον στην αυτοματοποίηση και πολυπλοποίηση του mEM, με στόχο τη δυνατότητα ταυτόχρονης ανάλυσης δεκάδων δειγμάτων. Η τελική φιλοδοξία είναι η ευρεία χρήση της τεχνολογίας στην έρευνα και την ανάπτυξη εμβολίων για πλήθος παθογόνων παραγόντων, από ιούς έως παράσιτα όπως η ελονοσία.
[via]
