Pētnieki visā pasaulē sacenšas par potenciālo vakcīnu un zāļu izstrādi cīņai ar jauno koronavīrusu, ko sauc par SARS-Cov-2. Tagad pētnieku grupa ir izdomājusi galvenā proteīna molekulāro struktūru, kuru koronavīruss izmanto, lai iebruktu cilvēka šūnās, potenciāli paverot iespēju vakcīnas izstrādei, liecina jaunie atklājumi.
Iepriekšējie pētījumi atklāja, ka koronavīrusi iebrūk šūnās caur tā sauktajiem "smailes" proteīniem, bet šie olbaltumvielas dažādos koronavīrusos iegūst atšķirīgu formu. SARS-Cov-2 smailes olbaltumvielu formas izdomāšana ir atslēga, lai izdomātu, kā mērķēt pret vīrusu, sacīja Jason McLellan, pētījuma vecākais autors un Teksasas Universitātes Ostinas molekulāro biozinātņu asociētais profesors.
Viss par COVID-19
-Skatiet tiešos atjauninājumus par jauno koronavīrusu
-Cik nāvējošs ir COVID-19?
-Kā jauno koronavīrusu salīdzina ar gripu?
-Kāpēc bērni ir “pazuduši” no koronavīrusa uzliesmojuma?
Lai arī koronavīruss izmanto daudz dažādu olbaltumvielu, lai replicētu un iebruktu šūnās, smailes proteīns ir galvenais virsmas proteīns, ko tas izmanto, lai saistītos ar receptoru - citu olbaltumvielu, kas darbojas kā ieeja cilvēka šūnā. Pēc tam, kad smailes olbaltumviela saistās ar cilvēka šūnu receptoru, vīrusa membrāna saplūst ar cilvēka šūnu membrānu, ļaujot vīrusa genomam iekļūt cilvēka šūnās un sākt infekciju. Tātad, "ja jūs varat novērst piestiprināšanu un saplūšanu, jūs novērsīsit iekļūšanu", Maklelans sacīja Live Science. Bet, lai mērķētu uz šo olbaltumvielu, jums jāzina, kā tas izskatās.
Šā mēneša sākumā pētnieki publicēja SARS-Cov-2 genomu. Izmantojot šo genomu, Maklelans un viņa komanda sadarbībā ar Nacionālajiem veselības institūtiem (NIH) identificēja īpašos gēnus, kas kodē smailes olbaltumvielu. Pēc tam viņi nosūtīja šo gēnu informāciju uzņēmumam, kas izveidoja gēnus un nosūtīja tos atpakaļ. Pēc tam grupa ievadīja šos gēnus zīdītāju šūnās laboratorijas traukā, un šīs šūnas ražoja smailes olbaltumvielas.
Pēc tam, izmantojot ļoti detalizētu mikroskopijas paņēmienu, ko sauc par kriogēno elektronu mikroskopiju, grupa izveidoja smailes olbaltumvielu 3D "karti" vai "projektu". Projekts atklāja molekulas struktūru, kartējot katra tā atoma atrašanās vietu telpā.
"Tas ir iespaidīgi, ka šie pētnieki spēja tik ātri iegūt struktūru," teica Aubree Gordon, Mičiganas universitātes epidemioloģijas asociētais profesors, kurš nebija pētījuma dalībnieks. "Tas ir ļoti svarīgs solis uz priekšu un var palīdzēt izstrādāt vakcīnu pret SARS-COV-2."
Tam piekrīt arī Stefans Morss, Kolumbijas universitātes Mailmana sabiedrības veselības skolas profesors, kurš arī nebija pētījuma dalībnieks. Asins olbaltumviela "būtu iespējamā izvēle ātrai vakcīnas antigēnu izstrādei" un ārstēšanu, viņš teica Live Science e-pastā. Viņš piebilda, ka struktūras zināšana būtu "ļoti noderīga vakcīnu un antivielu izstrādē ar labu aktivitāti", tāpat kā tas ražotu lielākus šo olbaltumvielu daudzumus.
Komanda nosūta šīs atomu "koordinātas" desmitiem pētījumu grupu visā pasaulē, kas strādā, lai izstrādātu vakcīnas un zāles, lai mērķētu uz SARS-CoV-2. Tikmēr Maklelans un viņa komanda cer par smailes olbaltumvielu karti izmantot par vakcīnas pamatu.
Kad ķermenī iebrūk sveši iebrucēji, piemēram, baktērijas vai vīrusi, imūnās šūnas cīnās, ražojot olbaltumvielas, ko sauc par antivielām. Šīs antivielas saistās ar īpašām ārvalstu iebrucēja struktūrām, ko sauc par antigēnu. Bet antivielu izgatavošana var aizņemt laiku. Vakcīnas ir nedzīvi vai novājināti antigēni, kas trenē imūnsistēmu radīt šīs antivielas, pirms ķermenis ir pakļauts vīrusa iedarbībai.
Teorētiski pats smailes proteīns "varētu būt vai nu vakcīna, vai arī vakcīnas varianti", sacīja Maklelans. Injicējot šo vakcīnu, kas balstīta uz olbaltumvielām, kuras pamatā ir olbaltumvielas, "cilvēki veidos antivielas pret smaili, un tad, ja viņi kādreiz būtu pakļauti dzīvam vīrusam", ķermenis būtu sagatavots, viņš piebilda. Balstoties uz iepriekšējiem pētījumiem, ko viņi veica ar citiem koronavīrusiem, pētnieki ieviesa mutācijas vai izmaiņas, lai izveidotu stabilāku molekulu.
Patiešām, "molekula izskatās tiešām laba; tā ir izturējusies ļoti labi; struktūras veids parāda, ka molekulā ir stabils pareizs apstiprinājums, uz kuru mēs cerējām," sacīja Maklelans. "Tātad tagad mēs un citi izmantosim molekulu, kuru mēs izveidojām, par pamatu vakcīnas antigēnam." Viņu kolēģi NIH tagad injicēs šos smailos proteīnus dzīvniekiem, lai redzētu, cik labi proteīni izraisa antivielu veidošanos.
Tomēr McLellan domā, ka vakcīna, iespējams, ir aptuveni 18 līdz 24 mēnešus ilga. Tas "joprojām ir diezgan ātrs, salīdzinot ar parasto vakcīnu izstrādi, kas varētu aizņemt 10 gadus," viņš teica.
Rezultāti tika publicēti šodien (19. februārī) žurnālā Science.
