Dissertação
Desenho racional e expressão de anticorpos scFv como ferramenta biotecnológica no diagnóstico da COVID-19
Rational design and expression of scFv antibodies as a biotechnological tool in the diagnosis of COVID-19
Registro en:
DIOGO, Marcel Arruda. Desenho racional e expressão de anticorpos scFv como ferramenta biotecnológica no diagnóstico da COVID-19. 2021. 197 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica Aplicada) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2021.
Autor
Diogo, Marcel Arruda
Institución
Resumen
A COVID-19 é uma doença altamente contagiosa causada pelo novo coronavirus SARS-CoV- 2 e declarada pandêmica pela Organização Mundial da Saúde no dia 11 de março de 2020. Os sintomas da doença variam deste um resfriado até falência múltipla de órgãos, culminado na morte do panciente. O diagnóstico confirmatório da doença é realizada pelo método da RT - PCR. Entretanto, as limitações atribuídas a técnica se fez necessário o desenvolvimento de novos métodos para auxiliar no rastreio da doença, os quais não apresentam sensibilidade e especificidade satisfatórias. Deste modo, o objetivo desse trabalho foi desenvolver um anticorpo scFv engenheirado direcionado a um epítopo localizado na proteína spike presente na membrana do vírus utilizando ferramentas de biofísica computacional e produzir a proteína recombinante por expressão heteróloga em E. coli para ser aplicada no desenvolvimento um novo teste diagnóstico acurado, de manuseio fácil e de ampla distribuição para auxiliar no combate da COVID-19. O capítulo 1 deste trabalho apresenta toda a metodologia utilizada para desenhar o anticorpo scFv otimizado, o qual foi produzido a partir de métodos como a modelagem computacional, mutações sítio-dirigidas e simulações de dinâmica molecular. O capítulo 2 demonstra todos os processos realizados no desenho e obtenção do gene sintético, padronização da expressão e purificação dos anticorpos scFv recombinantes e os testes de estabilidade das proteínas. A combinação de métodos in silico e in vitro se mostra promissor no desenvolvimento de novos produtos biotenológicos, em menor tempo de produção e também menor custo do produto final, sendo de suma importância em cenários emergenciais como a pandemia da COVID-19. Palavras-chave: ScFv anti-Spike do SARS-CoV-2. Fragmento de cadeia única Fv de anticorpo anti-Spike do SARS-CoV-2. Anticorpo anti-Spike do SARS-CoV-2. Diagnótico de COVID- 19. Anticorpo monoclonal anti-SARS-CoV-2. COVID-19 is a highly contagious disease caused by the new coronavirus SARS-CoV-2 and declared as pandemic by the World Health Organization on March 11, 2020. The disease symptoms range from a cold to multiple organ failure, culminating in death of the patient. Confirmatory diagnosis of the disease is performed by RT - PCR method. However, the limitations attributed to the technique made it necessary to develop new methods to assist in screening for the disease, which do not present satisfactory sensitivity and specificity. Thus, the objective of this work was to develop an engineered scFv antibody directed to an epitope located in the spike protein present in the virus membrane using computational biophysics tools and to produce a recombinant protein by heterologous expression in E. coli to be apply in development of a new accurate diagnostic test, easy handling and wide distribution to help fight against COVID-19. Chapter 1 of this work presents the entire methodology used to design the optimized scFv antibody, which was produced from methods such as computational modeling, site-directed mutations and molecular dynamics simulations. Chapter 2 demonstrates all the processes performed in the design and production of the synthetic gene, standardization of expression and purification of recombinant scFv antibody and protein stability tests. The combination of in silico and in vitro methods shows promise in the development of new biotechnological products, with shorter production time and also lower cost of the final product, being of paramount importance in emergency scenarios such as the COVID-19 pandemic. Keywords: SARS-CoV-2 anti-Spike scFv. SARS-CoV-2 anti-Spike antibody Fv single chain fragment. Anti-SARS-CoV-2 Spike antibody. COVID-19 diagnostic. Anti-SARS-CoV-2 monoclonal antibody.