Pētījumi identificē vājās vietas SARS-CoV-2 vīrusā

Jasmin Merdan / Getty Images

Key Takeaways

• Jauni pētījumi identificē 128 molekulārus mērķus, kurus varētu mērķēt, lai apturētu koronavīrusu izplatīšanos citās šūnās.
• Transmembrānas proteīns 41 B ir saistīts arī ar Zika vīrusa vīrusa replikācijas veicināšanu.
• Šī proteīna dezaktivēšana var būt potenciāli noderīga pretvīrusu terapijai.

Kamēr COVID-19 vakcīna tiek pasludināta par gaismu pandēmijas beigās, NYU pētnieku komanda sagatavo plānu B. Divu viņu žurnālā publicēto pētījumu rezultātiŠūnaparāda, ka specifisku olbaltumvielu inhibēšana var novērst SARS-CoV-2 vīrusa replikāciju un galu galā izraisīt COVID-19 infekcijas.

COVID-19 vakcīnas: sekojiet līdzi tam, kādas vakcīnas ir pieejamas, kas tās var saņemt un cik drošas tās ir.

Kā SARS-CoV-2 izraisa infekciju?

Lai vīruss atkārtotos, vīrusam ir jāpārnes ģenētiskā informācija uz saimniekšūnu. Ēriks J. Jēgers, doktorants, mikrobioloģijas asociētais profesors Albānijas Farmācijas un veselības zinātņu koledžā un Biofarmācijas izglītības un apmācības centrā, saka, ka vīrusiem trūkst mehānismu, lai paši ražotu olbaltumvielas un vairotos. Rezultātā nolaupīšana ir nepieciešama to izdzīvošanai.

SARS-CoV-2 izmanto smaile proteīnu, lai saistītos ar ACE2 receptoriem, kas atrodas uz cilvēka šūnu virsmas. Smaile proteīns darbojas kā atslēga, kas aizķeras pie ACE2 receptora. Tas ļauj vīrusu iekļūt šūnā.

Lai nodrošinātu, ka nolaupīšana ir veiksmīga, Jagers saka, ka SARS-CoV-2 manipulē ar šūnu aizsargājošo tauku slāni.

"Šūnu membrānas sastāv no dažādām lipīdu molekulām," Jagers, kurš nebija iesaistīts pārīŠūnastudijas, stāsta Verywell. "Attiecīgi zinātnieki ir atklājuši, ka vairāki klīniski nozīmīgi vīrusi spēj mainīt saimniekšūnu lipīdu metabolismu, lai radītu labvēlīgu vidi infekciozo vīrusu daļiņu savākšanai un izdalīšanai."

Iekļūstot vīrusā, vīruss var piespiest šūnu izveidot vairāk tās kopiju. "Vīrusi kopīgi izvēlas saimniekšūnu mehānismus un biosintētiskos ceļus genoma replikācijai un vīrusu pēcnācēju ražošanai," saka Jagers.

Lai novērstu COVID-19 infekciju, pētniekiem ir jāpārtrauc vīrusa iekļūšana šūnās.

Pašreizējie koronavīrusa pētījumi ir vērsti uz smaile proteīna bloķēšanu. Faktiski Pfizer / BioNTech un Moderna izstrādātās COVID-19 mRNS vakcīnas darbojas, dodot šūnām nepastāvīgu instrukciju kopumu, lai īslaicīgi izveidotu vīrusa smaile proteīnu. Imūnsistēma atzīst smaile proteīnu kā svešu iebrucēju un ātri to iznīcina. Tomēr pieredze ļauj imūnsistēmai atcerēties šīs instrukcijas. Tātad, ja reālais vīruss kādreiz nonāk jūsu ķermenī, jūsu imūnsistēma ir sagatavojusi aizsargspējas, lai cīnītos pret to.

Kaut arī smaile olbaltumviela var būt labs mērķis, pētniekiŠūnapētījums liecina, ka tas varētu nebūt vienīgais.

"Svarīgs pirmais solis, cīnoties ar jaunu izplatību, piemēram, COVID-19, ir molekulārās ainavas kartēšana, lai redzētu, kādi iespējamie mērķi jums ir jācīnās pret to," saka John T. Poirier, PhD, NYU Langone Health medicīnas docents un abu pētījumu līdzautors nesenā paziņojumā presei. "Jauna atklāta vīrusa salīdzināšana ar citiem zināmiem vīrusiem var atklāt kopīgas saistības, kuras, cerams, kalpos kā potenciālu ievainojamību katalogs nākotnes uzliesmojumiem."

Citu potenciālo mērķu izpēte

Pētnieki centās atrast cilvēka šūnu molekulāros komponentus, kurus SARS-CoV-2 pārņem, lai kopētu sevi. Viņi izmantoja CRISPR-Cas9, lai inaktivētu vienu gēnu cilvēka šūnā. Kopumā viņi izslēdza 19 000 gēnu darbību. Pēc tam šūnas tika pakļautas SARS-CoV-2 un trim citiem koronavīrusiem, kas, kā zināms, izraisa saaukstēšanos.

Vīrusu infekcijas dēļ daudzas šūnas nomira. Šūnas, kas patiešām dzīvoja, varēja izdzīvot inaktivētā gēna dēļ, kam, pēc autoru domām, jābūt izšķirošai replikācijai.

Kopumā pētnieki atrada 127 molekulāros ceļus un olbaltumvielas, kas nepieciešamas četriem koronavīrusiem, lai veiksmīgi kopētu sevi.

Papildus identificētajiem 127 pētnieki nolēma koncentrēties uz proteīnu, ko sauc par transmembrānas proteīnu 41 B (TMEM41B).

Viņu lēmums tika balstīts uz informāciju no 2016. gada pētījuma, kas parādīja, ka TMEM41B bija izšķiroša nozīme Zika vīrusa replikācijā. Lai gan šī proteīna uzdevums ir attīrīt šūnu atkritumus, ietinot tos tauku pārklājumā, pētnieki ierosina, ka koronavīrusi var spētu izmantot šos taukus kā sava veida slēptuvi.

Ko tas jums nozīmē

Kamēr mēs gaidām publiski pieejamu vakcīnu, pētnieki turpina izstrādāt COVID-19 ārstēšanu. Mērķējot uz TMEM41B, zinātnieki, iespējams, varēs izveidot pretvīrusu terapiju, kas vērsta uz smagu slimību novēršanu, apturot koronavīrusa izplatīšanos pārējā ķermenī.

Olbaltumvielu mērķēšana narkotiku attīstībai

Vīrusa olbaltumvielu mērķēšana nav jauna stratēģija, saka Jagers. Tas darbojas arī bakteriālu infekciju ārstēšanā.

"Antibiotikas, piemēram, doksiciklīns, streptomicīns un eritromicīns, traucē baktēriju 70S ribosomas spēju sintezēt baktēriju olbaltumvielas," saka Jagers. "Antibiotikas, piemēram, rifampicīns, kavē baktēriju mRNS sintēzi, ko izmanto kā plānu baktēriju olbaltumvielu sintezēšanai."

Pētnieki uzskata, ka TMEM41B un citas olbaltumvielas varētu būt potenciālie nākotnes terapijas mērķi.

"Kopā mūsu pētījumi ir pirmie pierādījumi par transmembrānas olbaltumvielu 41 B kā kritisku faktoru infekcijai ar flavivīrusiem un, ievērojams, arī attiecībā uz koronavīrusiem, piemēram, SARS-CoV-2," paziņoja Puarē paziņojumā presei. "Kaut arī transmembrānas olbaltumvielu inhibēšana 41 B pašlaik ir galvenā pretendente uz turpmākajām terapijām, lai apturētu koronavīrusa infekciju, mūsu rezultāti identificēja vairāk nekā simts citu olbaltumvielu, kuras varētu arī izpētīt kā potenciālos zāļu mērķus."