Coronavirus 'ขัดขวาง' โปรตีนที่ถูกแมปเพียงวิธีการที่นำไปสู่วัคซีน

นักวิจัยทั่วโลกกำลังแข่งกันเพื่อพัฒนาวัคซีนและยาที่อาจเกิดขึ้นเพื่อต่อสู้กับ coronavirus ใหม่ที่เรียกว่า SARS-Cov-2 ขณะนี้นักวิจัยกลุ่มหนึ่งได้ค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของโปรตีนที่สำคัญที่ coronavirus ใช้เพื่อบุกรุกเซลล์มนุษย์อาจเปิดประตูสู่การพัฒนาวัคซีนตามการค้นพบใหม่

การวิจัยก่อนหน้านี้เปิดเผยว่า coronaviruses บุกรุกเซลล์ผ่านโปรตีนที่เรียกว่า "spike" แต่โปรตีนเหล่านั้นมีรูปร่างที่แตกต่างกันใน coronaviruses ที่แตกต่างกัน การหารูปร่างของโปรตีนขัดขวางใน SARS-Cov-2 เป็นกุญแจสำคัญในการหาวิธีการกำหนดเป้าหมายไวรัส Jason McLellan ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาและศาสตราจารย์ด้านชีวโมเลกุลโมเลกุลที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสของออสตินกล่าว

แม้ว่า coronavirus ใช้โปรตีนที่แตกต่างกันมากมายในการทำซ้ำและบุกรุกเซลล์โปรตีนขัดขวางเป็นโปรตีนพื้นผิวที่สำคัญที่ใช้ในการจับกับตัวรับ - โปรตีนอื่นที่ทำหน้าที่เหมือนประตูเข้าไปในเซลล์มนุษย์ หลังจากที่เข็มโปรตีนจับกับตัวรับเซลล์ของมนุษย์เยื่อหุ้มไวรัสจะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์ของมนุษย์ทำให้จีโนมของไวรัสเข้าสู่เซลล์ของมนุษย์และเริ่มการติดเชื้อ ดังนั้น "ถ้าคุณสามารถป้องกันสิ่งที่แนบมาและฟิวชั่นคุณจะป้องกันไม่ให้เข้า" McLellan บอกวิทยาศาสตร์สด แต่ในการกำหนดเป้าหมายโปรตีนนี้คุณจำเป็นต้องรู้ว่ามันมีลักษณะอย่างไร

เมื่อต้นเดือนที่ผ่านมานักวิจัยได้ตีพิมพ์จีโนมของโรคซาร์ส - โค - 2 ด้วยการใช้จีโนมนั้น McLellan และทีมของเขาได้ร่วมมือกับสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH) ระบุยีนที่ระบุรหัสสำหรับสไปค์โปรตีน จากนั้นพวกเขาส่งข้อมูลยีนนั้นไปยัง บริษัท ที่สร้างยีนและส่งพวกเขากลับไป จากนั้นกลุ่มฉีดยีนเหล่านั้นลงในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในจานแล็บและเซลล์เหล่านั้นสร้างโปรตีนที่ขัดขวาง

จากนั้นใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์ที่มีรายละเอียดมากเรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบ cryogenic กลุ่มนี้ได้สร้าง "แผนที่" หรือ "พิมพ์เขียว" สามมิติของโปรตีนสไปค์ พิมพ์เขียวเปิดเผยโครงสร้างของโมเลกุลทำแผนที่ตำแหน่งของอะตอมแต่ละอะตอมในอวกาศ

“ น่าประทับใจมากที่นักวิจัยเหล่านี้สามารถรับโครงสร้างได้อย่างรวดเร็ว” Aubree Gordon ศาสตราจารย์ด้านระบาดวิทยาของ University of Michigan กล่าวซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษากล่าว "มันเป็นก้าวที่สำคัญมากไปข้างหน้าและอาจช่วยในการพัฒนาวัคซีนต่อต้าน SARS-COV-2"

สตีเฟ่นมอร์สศาสตราจารย์แห่งโรงเรียนสาธารณสุขไปรษณีย์ของมหาวิทยาลัยโคลัมเบียซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาก็เห็นด้วย โปรตีนขัดขวาง "น่าจะเป็นทางเลือกที่น่าจะเป็นไปได้สำหรับการพัฒนาวัคซีนแอนติเจนและการรักษาอย่างรวดเร็ว" เขาบอกกับ Live Science ทางอีเมล การรู้โครงสร้างจะเป็นประโยชน์อย่างมากในการพัฒนาวัคซีนและแอนติบอดี้ที่มีกิจกรรมที่ดีและจะผลิตโปรตีนเหล่านี้ในปริมาณที่สูงขึ้น

ทีมกำลังส่ง "พิกัด" อะตอมเหล่านี้ไปยังกลุ่มวิจัยหลายสิบแห่งทั่วโลกที่กำลังทำงานเพื่อพัฒนาวัคซีนและยาเสพติดเพื่อกำหนดเป้าหมายไปยัง SARS-CoV-2 ในขณะเดียวกัน McLellan และทีมของเขาหวังว่าจะใช้แผนที่ของโปรตีนสไปค์เป็นพื้นฐานสำหรับวัคซีน

เมื่อผู้บุกรุกจากต่างประเทศเช่นแบคทีเรียหรือไวรัสบุกเข้าไปในร่างกายเซลล์ภูมิคุ้มกันจะต่อสู้กลับโดยการผลิตโปรตีนที่เรียกว่าแอนติบอดี แอนติบอดีเหล่านี้เชื่อมโยงกับโครงสร้างเฉพาะของผู้บุกรุกจากต่างประเทศที่เรียกว่าแอนติเจน แต่การผลิตแอนติบอดี้อาจต้องใช้เวลา วัคซีนเป็นแอนติเจนที่ตายหรืออ่อนแอซึ่งฝึกฝนระบบภูมิคุ้มกันเพื่อสร้างแอนติบอดีเหล่านี้ก่อนที่ร่างกายจะสัมผัสกับไวรัส

ในทางทฤษฎีโปรตีนที่ขัดขวางตัวมันเอง "อาจเป็นได้ทั้งวัคซีนหรือสายพันธุ์ของวัคซีน" McLellan กล่าว เมื่อคุณฉีดวัคซีนที่มีโปรตีนเป็นเข็ม "มนุษย์จะสร้างแอนติบอดีต่อเข็มและถ้าพวกเขาเคยสัมผัสกับไวรัสที่มีชีวิต" ร่างกายจะต้องเตรียมพร้อมเขาเสริม จากการวิจัยก่อนหน้านี้ที่พวกเขาทำกับ coronaviruses อื่น ๆ นักวิจัยได้แนะนำการกลายพันธุ์หรือการเปลี่ยนแปลงเพื่อสร้างโมเลกุลที่มีเสถียรภาพมากขึ้น

อันที่จริงแล้ว“ โมเลกุลนั้นดูดีมากจริงๆมันทำงานได้ดีจริง ๆ แล้วโครงสร้างของมันแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลนั้นมีความเสถียรในการยืนยันที่ถูกต้องที่เราหวังไว้” McLellan กล่าว "ตอนนี้เราและคนอื่น ๆ จะใช้โมเลกุลที่เราสร้างขึ้นเพื่อเป็นพื้นฐานสำหรับแอนติเจนของวัคซีน" เพื่อนร่วมงานของพวกเขาที่ NIH จะฉีดโปรตีนขัดขวางเหล่านี้ลงในสัตว์เพื่อดูว่าโปรตีนกระตุ้นการผลิตแอนติบอดีได้ดีเพียงใด

ยังคงคิดว่า McLellan คิดว่าวัคซีนน่าจะอยู่ห่างออกไปประมาณ 18 ถึง 24 เดือน นั่นคือ "ยังค่อนข้างเร็วเมื่อเทียบกับการพัฒนาวัคซีนทั่วไปซึ่งอาจใช้เวลาประมาณ 10 ปี" เขากล่าว

การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวันนี้ (19 ก.พ. ) ในวารสาร Science