Naukowcy na całym świecie ścigają się w celu opracowania potencjalnych szczepionek i leków do walki z nowym koronawirusem, zwanym SARS-Cov-2. Teraz grupa naukowców odkryła strukturę molekularną kluczowego białka wykorzystywanego przez koronawirusa do inwazji na ludzkie komórki, potencjalnie otwierając drzwi do opracowania szczepionki, zgodnie z nowymi odkryciami.
Poprzednie badania wykazały, że koronawirusy atakują komórki poprzez tak zwane białka „szczytowe”, ale białka te przyjmują różne kształty w różnych koronawirusach. Wyjaśnienie kształtu białka kolca w SARS-Cov-2 jest kluczem do ustalenia, w jaki sposób atakować wirusa, powiedział Jason McLellan, starszy autor badania i profesor biologii molekularnej na University of Texas w Austin.
Wszystko o COVID-19
-Zobacz aktualizacje na żywo dotyczące nowego koronawirusa
-Jak zabójcza jest COVID-19?
-Jak nowy koronawirus porównuje z grypą?
-Dlaczego dzieci „zaginęły” po wybuchu koronawirusa?
Chociaż koronawirus wykorzystuje wiele różnych białek do replikacji i inwazji komórek, białko szczytowe jest głównym białkiem powierzchniowym, które wykorzystuje do wiązania się z receptorem - innym białkiem, które działa jak wejście do komórki ludzkiej. Po związaniu białka szczytowego z receptorem ludzkiej komórki, błona wirusowa łączy się z błoną ludzkiej komórki, umożliwiając genomowi wirusa wejście do ludzkich komórek i rozpoczęcie infekcji. „Jeśli możesz zapobiec przywiązaniu i fuzji, uniemożliwisz wejście”, powiedział McLellan Live Science. Ale aby celować w to białko, musisz wiedzieć, jak to wygląda.
Na początku tego miesiąca badacze opublikowali genom SARS-Cov-2. Korzystając z tego genomu, McLellan i jego zespół, we współpracy z National Institutes of Health (NIH), zidentyfikowali konkretne geny kodujące białko szczytowe. Następnie wysłali informacje o genach do firmy, która je utworzyła, i odesłali je z powrotem. Następnie grupa wstrzyknęła te geny do komórek ssaków na płytce laboratoryjnej i te komórki wytworzyły białka kolców.
Następnie, korzystając z bardzo szczegółowej techniki mikroskopowej, zwanej kriogeniczną mikroskopią elektronową, grupa stworzyła trójwymiarową „mapę” lub „plan” białek szczytowych. Projekt ujawnił strukturę cząsteczki, odwzorowując położenie każdego z jej atomów w przestrzeni.
„To imponujące, że ci badacze byli w stanie tak szybko uzyskać strukturę”, powiedział Aubree Gordon, profesor epidemiologii na Uniwersytecie Michigan, który nie był częścią badania. „To bardzo ważny krok naprzód i może pomóc w opracowaniu szczepionki przeciwko SARS-COV-2”.
Stephen Morse, profesor Mailman School of Public Health w Columbia University, który również nie był częścią badania, zgadza się z tym. Białko szczytowe „byłoby prawdopodobnym wyborem do szybkiego opracowania antygenów szczepionkowych” i leczenia, powiedział Live Science w e-mailu. Dodał, że znajomość struktury byłaby „bardzo pomocna w opracowywaniu szczepionek i przeciwciał o dobrej aktywności”, podobnie jak wytwarzanie większych ilości tych białek.
Zespół wysyła te „współrzędne” atomowe do kilkudziesięciu grup badawczych na całym świecie, które pracują nad opracowaniem szczepionek i leków ukierunkowanych na SARS-CoV-2. Tymczasem McLellan i jego zespół mają nadzieję wykorzystać mapę białka kolca jako podstawę szczepionki.
Kiedy najeźdźcy z zagranicy, tacy jak bakterie lub wirusy, atakują ciało, komórki odpornościowe walczą, wytwarzając białka zwane przeciwciałami. Przeciwciała te wiążą się ze specyficznymi strukturami obcego najeźdźcy, zwanym antygenem. Ale wytwarzanie przeciwciał może zająć trochę czasu. Szczepionki to martwe lub osłabione antygeny, które trenują układ odpornościowy w celu wytworzenia tych przeciwciał, zanim organizm zostanie wystawiony na działanie wirusa.
Teoretycznie samo białko kolca „może być szczepionką lub wariantem szczepionki” - powiedział McLellan. Dodał, że kiedy wstrzykuje się tę szczepionkę na bazie białka kolca, „ludzie wytwarzają przeciwciała przeciwko kolecowi, a następnie, jeśli kiedykolwiek byliby narażeni na żywego wirusa”, przygotowuje się ciało. Na podstawie wcześniejszych badań przeprowadzonych na innych koronawirusach naukowcy wprowadzili mutacje lub zmiany, aby stworzyć bardziej stabilną cząsteczkę.
Rzeczywiście, „cząsteczka wygląda naprawdę dobrze; jest naprawdę dobrze zachowana; jej struktura pokazuje, że cząsteczka jest stabilna w prawidłowym potwierdzeniu, na które liczyliśmy” - powiedział McLellan. „Więc teraz my i inni będziemy wykorzystywać cząsteczkę, którą stworzyliśmy, jako podstawę dla antygenu szczepionkowego”. Ich koledzy z NIH wstrzykną teraz te białka kolców zwierzętom, aby zobaczyć, jak dobrze białka wyzwalają produkcję przeciwciał.
Mimo to McLellan uważa, że szczepionka prawdopodobnie minie za 18 do 24 miesięcy. „To wciąż dość szybkie w porównaniu do normalnego opracowywania szczepionek, co może potrwać około 10 lat” - powiedział.
Odkrycia zostały opublikowane dzisiaj (19 lutego) w czasopiśmie Science.
