Исследователи во всем мире стремятся разработать потенциальные вакцины и лекарства для борьбы с новым коронавирусом, который называется SARS-Cov-2. Теперь группа исследователей выяснила молекулярную структуру ключевого белка, который коронавирус использует для проникновения в клетки человека, потенциально открывая дверь для разработки вакцины, согласно новым открытиям.
Предыдущие исследования показали, что коронавирусы проникают в клетки через так называемые «спайк» белки, но эти белки принимают разные формы в разных коронавирусах. По словам Джейсона Маклеллана, старшего автора исследования и доцента молекулярных биологических наук в Университете Техаса в Остине, выяснение формы белка шипа в SARS-Cov-2 является ключом к выяснению того, как нацеливаться на вирус.
О пользователе COVID-19
-Смотрите живые обновления на новый коронавирус
-Насколько смертелен COVID-19?
-Как новый коронавирус сравнивается с гриппом?
-Почему дети «пропали без вести» от вспышки коронавируса?
Хотя коронавирус использует множество различных белков для репликации и проникновения в клетки, белок-шип является основным поверхностным белком, который он использует для связывания с рецептором - другим белком, который действует как дверной проем в клетку человека. После того, как белок-спайк связывается с рецептором клетки человека, вирусная мембрана сливается с мембраной клетки человека, позволяя геному вируса проникнуть в клетки человека и начать инфекцию. Так что «если вы можете предотвратить привязанность и слияние, вы предотвратите вход», сказал МакЛеллан в интервью Live Science. Но чтобы нацелиться на этот белок, нужно знать, как он выглядит.
Ранее в этом месяце исследователи опубликовали геном SARS-Cov-2. Используя этот геном, МакЛеллан и его команда в сотрудничестве с Национальными институтами здравоохранения (NIH) определили конкретные гены, которые кодируют белок спайк. Затем они отправили эту информацию о генах в компанию, которая создала гены и отправила их обратно. Затем группа вводила эти гены в клетки млекопитающих в лабораторном блюде, и эти клетки продуцировали белки шипов.
Затем, используя очень подробную технику микроскопии, называемую криогенной электронной микроскопией, группа создала трехмерную «карту» или «план» спайковых белков. Чертеж раскрыл структуру молекулы, отобразив расположение каждого из ее атомов в пространстве.
«Впечатляет, что эти исследователи смогли получить структуру так быстро», сказал Обри Гордон, доцент эпидемиологии в Университете Мичигана, который не был частью исследования. «Это очень важный шаг вперед и может помочь в разработке вакцины против SARS-COV-2».
С ним согласен Стивен Морс, профессор Школы общественного здравоохранения при Университете Колумбии, который также не принимал участия в исследовании. Спайк-белок «был бы вероятным выбором для быстрого развития вакцинных антигенов» и методов лечения, сказал он в интервью Live Science по электронной почте. Знание структуры будет «очень полезно для разработки вакцин и антител с хорошей активностью», так же как и производство большего количества этих белков, добавил он.
Команда посылает эти атомные «координаты» десяткам исследовательских групп по всему миру, которые работают над разработкой вакцин и лекарств для SARS-CoV-2. Между тем, Маклеллан и его команда надеются использовать карту белка с шипами в качестве основы для вакцины.
Когда чужеродные захватчики, такие как бактерии или вирусы, вторгаются в организм, иммунные клетки сопротивляются, производя белки, называемые антителами. Эти антитела связываются со специфическими структурами чужеродного захватчика, называемого антигеном. Но производство антител может занять время. Вакцины - это мертвые или ослабленные антигены, которые тренируют иммунную систему для создания этих антител, прежде чем организм подвергнется воздействию вируса.
Теоретически, сам пик-белок «может быть либо вакциной, либо вариантами вакцины», сказал МакЛеллан. Когда вы вводите эту вакцину на основе белка с шипами, «люди будут вырабатывать антитела против шипа, а затем, если они когда-либо подвергнутся воздействию живого вируса», организм будет подготовлен, добавил он. Основываясь на предыдущих исследованиях, проведенных с другими коронавирусами, исследователи представили мутации или изменения для создания более стабильной молекулы.
В самом деле, «молекула выглядит действительно хорошо; она действительно хорошо себя ведет; своего рода структура демонстрирует, что молекула стабильна в правильном подтверждении, на которое мы надеялись», сказал МакЛеллан. «Так что теперь мы и другие будем использовать созданную нами молекулу в качестве основы для вакцинного антигена». Их коллеги из NIH теперь будут вводить эти шиповые белки животным, чтобы увидеть, насколько хорошо они запускают выработку антител.
Тем не менее, Маклеллан считает, что вакцина, скорее всего, от 18 до 24 месяцев. Это «все еще довольно быстро по сравнению с обычной разработкой вакцины, которая может занять около 10 лет», сказал он.
Результаты были опубликованы сегодня (19 февраля) в журнале Science.
