Три эпидемических или пандемических коронавируса - SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2 - за последние 20 лет передались от животных и стали причиной смертельных заболеваний у людей. Исследователи вирусов полны решимости найти средства для широкой защиты людей от продолжающейся угрозы появления коронавирусов.
Ключи к созданию такой всеобъемлющей контрмеры могут исходить от редкого типа человеческих антител, которые могут нейтрализовать несколько различных коронавирусов. Эти антитела были обнаружены у некоторых людей, вылечившихся от COVID-19.
В статье, опубликованной 3 августа в журнале Science, описывается исследование пяти таких человеческих моноклональных антител, которые могут перекрестно реагировать с рядом бета-коронавирусов. Эти антитела нацелены на структуру, называемую стержневой спиралью, в спайковом белке этих вирусов. Белок-спайк имеет решающее значение для способности вируса захватить клетки- хозяева .
Ведущими авторами исследования были Дора Пинто, Максимилиан М. Зауэр, Надин Чудноховски и Юн Сионг Лоу, а старшими учеными были Дэвид Вислер, доцент биохимии Медицинской школы Вашингтонского университета в Сиэтле, и Давид Корти из Humabs Biomed. SA, Vir Biotechnology, Швейцария.
Спираль ствола в белке шипа оставалась консервативной во время эволюции некоторых коронавирусов. Это означает, что он гораздо менее подвержен генетическим изменениям и похож на различные коронавирусы. К ним относятся те, которые происходят от летучих мышей, которые стали опасными патогенами для людей, и другой подрод, вызывающий серьезное заболевание легких человека, передаваемый верблюдами-верблюдами, а также несколько других подродов, вызывающих простые симптомы простуды.
Образец готовится в лаборатории Вислера для исследования под электронным крио микроскопом. Предоставлено: Вашингтонский университет.
В своей статье исследователи объясняют, что они были заинтересованы в изучении антител, которые нацелены на высококонсервативные области механизма спайкового белка, которые позволяют коронавирусам сливаться с мембраной клеток-хозяев. (Другие части инфекционного аппарата осуществляют начальное взаимодействие с рецепторами клеток; эти части коронавирусного шипа имеют тенденцию быстро мутировать и образовывать варианты под селективным давлением со стороны реакции организма антител.) Способность антител связываться с меньшими. мутабельный механизм слияния - это то, что позволяет ему нейтрализовать отдаленно родственные коронавирусы.
Чтобы найти такого рода антитела, исследователи исследовали определенные В-клетки памяти выздоравливающих доноров COVID-19. В-клетки памяти - это белые кровяные тельца, которые распознают патогены, которые пытались атаковать организм во время предыдущей встречи, и реагируют на них.
Из пяти выделенных многообещающих антител ученые решили сконцентрироваться на одном, обозначенном как S2P6. Анализ молекулярной структуры и функциональные исследования показали, что это человеческое моноклональное антитело имеет впечатляющую широту охвата: оно способно нейтрализовать три разных подрода бета-коронавирусов. Ученые заметили, что это произошло за счет подавления способности вируса сливаться с клеточными мембранами.
Исследователи продолжили тестировать, может ли антитело стеблевой спирали S2P6 защитить от SARS-CoV-2, введя его хомякам за 24 часа до воздействия. Они обнаружили, что это антитело снижает вирусную нагрузку SARS-CoV-2 за счет ингибирования проникновения вируса и усиления дополнительных антивирусных и очищающих от вирусов клеточных иммунных ответов.
Крупный план исследовательской процедуры в лаборатории Вислера. Предоставлено: Вашингтонский университет.
Также были проанализированы исследования плазмы из образцов, взятых у человека перед пандемией, а также у людей, вакцинированных COVID и вылеченных от COVID, чтобы увидеть, как часто появляются антитела, нацеленные на стебель-спираль. Самые высокие частоты встречались у людей, которые вылечились от COVID-19, а затем были вакцинированы. В целом, однако, данные этого исследования показывают, что, хотя это и происходит, SARS-CoV-2 относительно редко вызывает ответы антител в плазме «стволовая спираль». Исследователи надеются, что дополнительные исследования могут выявить, относится ли это к антителам, которые нацелены на другие части механизма слияния коронавируса, или только к тем, которые нацелены на спираль ствола.
Исследователи также изучили, как могли возникнуть широко реактивные моноклональные антитела, изучаемые в этом проекте. Их результаты предполагают, что они могли быть результатом праймирования В-клеток памяти одним из обычных коронавирусов, вызывающих простуду. Затем вирус-специфические В-клетки приобрели перекрестную реактивность за счет соматических мутаций, возникающих во время иммунного ответа организма на естественную инфекцию другим типом коронавируса.
Результаты этого исследования показывают, что получение достаточного количества антител стеблевой спирали с помощью стандартного подхода к разработке вакцинации, вероятно, будет затруднено. Тем не менее, исследователи предполагают, что недавние достижения в области компьютерного дизайна белков для потенциальных вакцин-кандидатов против респираторно-синцитиальных вирусов и множественных вирусов гриппа могут быть адаптированы, чтобы попытаться вызвать широкий иммунитет к бета-коронавирусу и преодолеть проблему вакцины против пан-коронавируса.
