Tutkijat ympäri maailmaa kilpailevat kehittääkseen mahdollisia rokotteita ja lääkkeitä uuden koronaviruksen, nimeltään SARS-Cov-2, torjumiseksi. Nyt ryhmä tutkijoita on selvittänyt avainproteiinin molekyylirakenteen, jota koronavirus käyttää tunkeutumaan ihmisen soluihin, avaten mahdollisesti oven rokotteen kehittämiseen uusien havaintojen mukaan.
Aikaisempi tutkimus paljasti, että koronavirukset tunkeutuvat soluihin ns. Piikkiproteiinien kautta, mutta nämä proteiinit ovat eri muodoissa eri koronaviruksissa. Jous McLellan, tutkimuksen vanhempi kirjoittaja ja molekyylibiotieteiden apulaisprofessori Austinin Texasin yliopistossa, sanoi piikkiproteiinin muodon selvittämisen SARS-Cov-2: ssa.
Kaikki käyttäjästä COVID-19
-Katso live-päivitykset uudesta koronaviruksesta
-Kuinka tappava on COVID-19?
-Kuinka uutta koronavirusta verrataan flunssaan?
-Miksi lapset puuttuvat koronaviruksen puhkeamisesta?
Vaikka koronavirus käyttää monia erilaisia proteiineja replikoitumaan ja tunkeutumaan soluihin, piikkiproteiini on tärkein pintaproteiini, jota se käyttää sitoutumiseen reseptoriin - toiseen proteiiniin, joka toimii oviaukkona ihmisen soluun. Kun piikkiproteiini sitoutuu ihmisen solureseptoriin, virusmembraani sulautuu ihmisen solukalvoon, jolloin viruksen genomi pääsee ihmisen soluihin ja aloittaa tartunta. Joten "jos pystyt estämään kiinnittymisen ja fuusioitumisen, estät sisäänpääsyn", McLellan kertoi Live Science: lle. Mutta tämän proteiinin kohdistamiseksi sinun on tiedettävä miltä se näyttää.
Aiemmin tässä kuussa tutkijat julkaisivat SARS-Cov-2: n perimän. Tätä perimää käyttämällä McLellan ja hänen tiiminsä tunnistivat yhteistyössä National Institutes of Healthin (NIH) kanssa spesifiset geenit, jotka koodaavat piikkiproteiinia. Sitten he lähettivät geenitiedot yritykselle, joka loi geenit ja lähetti ne takaisin. Sitten ryhmä injektoi nuo geenit nisäkässoluihin laboratoriolevyllä ja nämä solut tuottivat piikkiproteiineja.
Seuraavaksi käyttämällä erittäin yksityiskohtaista mikroskopiatekniikkaa, jota kutsuttiin kryogeeniseksi elektronimikroskopiaksi, ryhmä loi piikkiproteiinien 3D "kartan" tai "suunnitelman". Suunnitelma paljasti molekyylin rakenteen ja kartoitti sen kunkin atomin sijainnin avaruudessa.
"On vaikuttavaa, että nämä tutkijat pystyivät saamaan rakenteen niin nopeasti", kertoi Michiganin yliopiston epidemiologian apulaisprofessori Aubree Gordon, joka ei ollut osa tutkimusta. "Se on erittäin tärkeä askel eteenpäin ja saattaa auttaa SARS-COV-2 -rokotteen kehittämisessä."
Myös Stephen Morse, Columbian yliopiston Mailmanin kansanterveyskoulun professori, joka ei myöskään ollut osa tutkimusta, on samaa mieltä. Piikkiproteiini "olisi todennäköinen valinta rokoteantigeenien nopeaan kehitykseen" ja hoidot, hän kertoi Live Sciencelle sähköpostissa. Hänen mukaansa rakenteen tunteminen olisi "erittäin hyödyllistä rokotteiden ja vasta-aineiden kehittämisessä, joilla on hyvä aktiivisuus", kuten tuottaisi suurempia määriä näitä proteiineja.
Ryhmä lähettää nämä atomi "koordinaatit" kymmenille tutkimusryhmille ympäri maailmaa, jotka pyrkivät kehittämään rokotteita ja lääkkeitä SARS-CoV-2: n kohdentamiseksi. Samaan aikaan McLellan ja hänen ryhmänsä toivovat käyttävän piikkiproteiinin karttaa perustana rokotteelle.
Kun vieraat hyökkääjät, kuten bakteerit tai virukset, tunkeutuvat kehoon, immuunisolut taistelevat takaisin tuottamalla vasta-aineiksi kutsuttuja proteiineja. Nämä vasta-aineet sitoutuvat vieraan hyökkääjän spesifisiin rakenteisiin, joita kutsutaan antigeeniksi. Mutta vasta-aineiden tuottaminen voi viedä aikaa. Rokotteet ovat kuolleita tai heikentyneitä antigeenejä, jotka kouluttavat immuunijärjestelmää luomaan näitä vasta-aineita ennen kuin elin altistuu virukselle.
Teoriassa itse piikkiproteiini "voisi olla joko rokote tai rokotteen variantit", McLellan sanoi. Kun pistät tämän piikkiproteiinipohjaisen rokotteen, "ihmiset tekisivät vasta-aineita piikkiä vastaan, ja jos he joutuisivat koskaan alttiiksi elävälle virukselle", kehon tulisi olla valmis, hän lisäsi. Perustuen aiempaan tutkimukseen, jota he tekivät muista koronaviruksista, tutkijat esittivät mutaatioita tai muutoksia stabiilimman molekyylin luomiseksi.
Itse asiassa "molekyyli näyttää todella hyvältä; se on todella käyttäytyvä; rakenne tyyppi osoittaa, että molekyyli on vakaa oikeassa vahvistuksessa, jota odotimme", McLellan sanoi. "Joten nyt me ja muut käytämme luomaamme molekyyliä perustana rokoteantigeenille." Heidän kollegansa NIH: stä ruiskuttavat nyt nämä piikkiproteiinit eläimiin nähdäkseen kuinka hyvin proteiinit laukaisevat vasta-ainetuotannon.
Silti McLellanin mielestä rokote on todennäköisesti noin 18–24 kuukauden päässä. Se "on edelleen melko nopea verrattuna normaaliin rokotekehitykseen, joka voi kestää 10 vuotta", hän sanoi.
Tulokset julkaistiin tänään (19. helmikuuta) Science-lehdessä.
