Onderzoekers wereldwijd racen om potentiële vaccins en medicijnen te ontwikkelen om het nieuwe coronavirus, SARS-Cov-2 genaamd, te bestrijden. Nu heeft een groep onderzoekers de moleculaire structuur van een belangrijk eiwit ontdekt dat het coronavirus gebruikt om menselijke cellen binnen te dringen, wat mogelijk de deur opent naar de ontwikkeling van een vaccin, volgens nieuwe bevindingen.
Eerder onderzoek toonde aan dat coronavirussen cellen binnendringen via zogenaamde "spike" -eiwitten, maar die eiwitten nemen verschillende vormen aan in verschillende coronavirussen. Het uitzoeken van de vorm van het spike-eiwit in SARS-Cov-2 is de sleutel om uit te zoeken hoe het virus kan worden aangepakt, zei Jason McLellan, senior auteur van de studie en universitair hoofddocent moleculaire biowetenschappen aan de Universiteit van Texas in Austin.
Alles over COVID-19
-Bekijk live updates over het nieuwe coronavirus
-Hoe dodelijk is COVID-19?
-Hoe verhoudt het nieuwe coronavirus zich tot griep?
-Waarom 'missen' kinderen bij een uitbraak van het coronavirus?
Hoewel het coronavirus veel verschillende eiwitten gebruikt om cellen te repliceren en binnen te dringen, is het spike-eiwit het belangrijkste oppervlakte-eiwit dat het gebruikt om zich te binden aan een receptor - een ander eiwit dat werkt als een doorgang naar een menselijke cel. Nadat het spike-eiwit zich aan de menselijke celreceptor bindt, versmelt het virale membraan met het menselijke celmembraan, waardoor het genoom van het virus menselijke cellen kan binnendringen en een infectie kan beginnen. Dus "als je gehechtheid en versmelting kunt voorkomen, voorkom je toegang", vertelde McLellan aan WordsSideKick.com. Maar om dit eiwit te targeten, moet je weten hoe het eruit ziet.
Eerder deze maand publiceerden onderzoekers het genoom van SARS-Cov-2. Met behulp van dat genoom identificeerden McLellan en zijn team, in samenwerking met de National Institutes of Health (NIH), de specifieke genen die coderen voor het spike-eiwit. Vervolgens stuurden ze die geninformatie naar een bedrijf dat de genen had gemaakt en stuurde ze terug. De groep injecteerde die genen vervolgens in zoogdiercellen in een laboratoriumschaal en die cellen produceerden de spike-eiwitten.
Vervolgens, met behulp van een zeer gedetailleerde microscopietechniek genaamd cryogene elektronenmicroscopie, creëerde de groep een 3D "kaart" of "blauwdruk" van de spike-eiwitten. De blauwdruk onthulde de structuur van het molecuul en bracht de locatie van elk van zijn atomen in de ruimte in kaart.
'Het is indrukwekkend dat deze onderzoekers de structuur zo snel konden vinden', zegt Aubree Gordon, universitair hoofddocent epidemiologie aan de Universiteit van Michigan, die geen deel uitmaakte van de studie. 'Het is een zeer belangrijke stap voorwaarts en kan helpen bij de ontwikkeling van een vaccin tegen SARS-COV-2.'
Stephen Morse, een professor aan de Columbia University's Mailman School of Public Health, die ook geen deel uitmaakte van de studie, is het daarmee eens. Het spike-eiwit "zou de waarschijnlijke keuze zijn voor een snelle ontwikkeling van vaccinantigenen" en behandelingen, vertelde hij WordsSideKick.com in een e-mail. Wetende dat de structuur "zeer nuttig zou zijn bij het ontwikkelen van vaccins en antilichamen met een goede activiteit", evenals het produceren van grotere hoeveelheden van deze eiwitten, voegde hij eraan toe.
Het team stuurt deze atomaire "coördinaten" naar tientallen onderzoeksgroepen over de hele wereld die werken aan de ontwikkeling van vaccins en medicijnen die gericht zijn op SARS-CoV-2. Ondertussen hopen McLellan en zijn team de kaart van het spike-eiwit te gebruiken als basis voor een vaccin.
Wanneer vreemde indringers, zoals bacteriën of virussen, het lichaam binnendringen, vechten immuuncellen terug door eiwitten te produceren die antilichamen worden genoemd. Deze antilichamen binden zich aan specifieke structuren op de vreemde indringer, het antigeen genoemd. Maar het produceren van antilichamen kan tijd kosten. Vaccins zijn dode of verzwakte antigenen die het immuunsysteem trainen om deze antilichamen aan te maken voordat het lichaam wordt blootgesteld aan het virus.
In theorie zou het spike-eiwit zelf 'het vaccin of varianten van een vaccin kunnen zijn', zei McLellan. Wanneer je dit op spike-eiwit gebaseerde vaccin injecteert, 'zouden mensen antilichamen tegen de piek maken en als ze ooit aan het levende virus zouden worden blootgesteld', zou het lichaam voorbereid zijn, voegde hij eraan toe. Op basis van eerder onderzoek dat ze deden op andere coronavirussen, introduceerden de onderzoekers mutaties of veranderingen om een stabieler molecuul te creëren.
Inderdaad, "het molecuul ziet er echt goed uit; het gedraagt zich echt goed; de structuur laat zien dat het molecuul stabiel is in de juiste bevestiging waar we op hoopten", zei McLellan. "Dus nu zullen wij en anderen het molecuul dat we hebben gemaakt gebruiken als basis voor vaccinantigeen." Hun collega's van de NIH zullen deze spike-eiwitten nu in dieren injecteren om te zien hoe goed de eiwitten de productie van antilichamen activeren.
Toch denkt McLellan dat een vaccin waarschijnlijk ongeveer 18 tot 24 maanden verwijderd is. Dat is "nog steeds vrij snel vergeleken met de normale ontwikkeling van vaccins, die wel 10 jaar kan duren", zei hij.
De bevindingen werden vandaag (19 februari) gepubliceerd in het tijdschrift Science.
