Forskere over hele verden konkurrerer om å utvikle potensielle vaksiner og medisiner for å bekjempe det nye koronaviruset, kalt SARS-Cov-2. Nå har en gruppe forskere funnet ut molekylstrukturen til et nøkkelprotein som coronavirus bruker for å invadere humane celler, og potensielt åpne døren for utvikling av en vaksine, ifølge nye funn.
Tidligere forskning avdekket at koronavirus invaderer celler gjennom såkalte "pigg" -proteiner, men at proteinene har forskjellige former i forskjellige koronavirus. Å finne ut formen til piggproteinet i SARS-Cov-2 er nøkkelen til å finne ut hvordan man skal målrette mot viruset, sa Jason McLellan, seniorforfatter av studien og en førsteamanuensis i molekylære biovitenskap ved University of Texas i Austin.
Alt om COVID-19
-Se liveoppdateringer om det nye coronavirus
-Hvor dødelig er COVID-19?
-Hvordan sammenligner det nye koronaviruset med influensa?
-Hvorfor mangler barn fra koronavirusutbrudd?
Selv om coronavirus bruker mange forskjellige proteiner for å replikere og invadere celler, er piggproteinet det viktigste overflateproteinet som det bruker for å binde seg til en reseptor - et annet protein som fungerer som en døråpning til en menneskelig celle. Etter at piggproteinet binder seg til den menneskelige cellereseptoren, smelter den virale membranen sammen med den menneskelige cellemembranen, slik at viruset genom kan komme inn i menneskelige celler og begynne infeksjon. Så "hvis du kan forhindre tilknytning og fusjon, vil du forhindre inntreden," sa McLellan til Live Science. Men for å målrette dette proteinet, må du vite hvordan det ser ut.
Tidligere denne måneden publiserte forskere genomet SARS-Cov-2. Ved å bruke det genomet identifiserte McLellan og teamet hans i samarbeid med National Institutes of Health (NIH) de spesifikke genene som koder for piggproteinet. De sendte deretter den geninformasjonen til et selskap som opprettet genene og sendte dem tilbake. Gruppen injiserte deretter genene i pattedyrceller i en labfat, og cellene produserte piggproteinene.
Neste, ved å bruke en veldig detaljert mikroskopiteknikk kalt kryogen elektronmikroskopi, laget gruppen et 3D "kart" eller "blåkopi" av piggproteinene. Blueprint avslørte strukturen til molekylet, og kartla plasseringen av hvert av atomene i rommet.
"Det er imponerende at disse forskerne klarte å få strukturen så raskt," sa Aubree Gordon, førsteamanuensis i epidemiologi ved University of Michigan, som ikke var en del av studien. "Det er et veldig viktig skritt fremover og kan hjelpe i utviklingen av en vaksine mot SARS-COV-2."
Stephen Morse, professor ved Columbia Universitys Mailman School of Public Health som heller ikke var en del av studien er enig. Pikeproteinet "ville være det sannsynlige valget for rask utvikling av vaksineantigener" og behandlinger, fortalte han Live Science i en e-post. Å kjenne til strukturen ville være "veldig nyttig i å utvikle vaksiner og antistoffer med god aktivitet", og det ville produsere større mengder av disse proteiner, la han til.
Teamet sender disse atomkoordinatene til dusinvis av forskningsgrupper over hele verden som jobber med å utvikle vaksiner og medisiner for å målrette SARS-CoV-2. I mellomtiden håper McLellan og teamet hans å bruke kartet over piggproteinet som grunnlag for en vaksine.
Når utenlandske inntrengere, som bakterier eller virus, invaderer kroppen, kjemper immunceller tilbake ved å produsere proteiner som kalles antistoffer. Disse antistoffene binder seg til spesifikke strukturer på den utenlandske inntrengeren, kalt antigenet. Men det kan ta tid å produsere antistoffer. Vaksiner er døde eller svekkede antigener som trener immunforsvaret til å skape disse antistoffene før kroppen blir utsatt for viruset.
I teorien kan selve piggproteinet "enten være vaksinen eller varianter av en vaksine," sa McLellan. Når du injiserer denne piggproteinbaserte vaksinen, "ville mennesker lage antistoffer mot piggen, og hvis de noen gang ble utsatt for det levende viruset," ville kroppen være forberedt, la han til. Basert på tidligere forskning de gjorde på andre koronavirus, introduserte forskerne mutasjoner, eller endringer for å skape et mer stabilt molekyl.
Faktisk "molekylet ser veldig bra ut; det er veldig bra oppført; strukturen viser at molekylet er stabilt i riktig bekreftelse som vi håpet på," sa McLellan. "Så nå vil vi og andre bruke molekylet som vi skapte som grunnlag for vaksineantigen." Kollegene deres ved NIH vil nå injisere disse piggproteinene i dyr for å se hvor godt proteinene utløser antistoffproduksjon.
Fremdeles tror McLellan at en vaksine sannsynligvis er omtrent 18 til 24 måneder unna. Det er "fortsatt ganske raskt sammenlignet med normal vaksineutvikling, som kan ta 10 år," sa han.
Funnene ble publisert i dag (19. februar) i tidsskriftet Science.
