Forskare över hela världen tävlar om att utveckla potentiella vacciner och läkemedel för att bekämpa det nya koronaviruset, kallad SARS-Cov-2. Nu har en grupp forskare räknat ut molekylstrukturen i ett nyckelprotein som coronaviruset använder för att invadera mänskliga celler och potentiellt öppna dörren till utvecklingen av ett vaccin, enligt nya fynd.
Tidigare forskning avslöjade att koronavirus invaderar celler genom så kallade "spik" -proteiner, men dessa proteiner har olika former i olika koronavirus. Att räkna ut formen på piggproteinet i SARS-Cov-2 är nyckeln till att ta reda på hur man ska rikta in sig mot viruset, säger Jason McLellan, seniorförfattare till studien och docent i molekylär biovetenskap vid University of Texas i Austin.
Allt om COVID-19
-Se liveuppdateringar om det nya coronavirus
-Hur dödlig är COVID-19?
-Hur jämför det nya koronaviruset med influensa?
-Varför "barn" saknas från coronavirus utbrott?
Även om koronaviruset använder många olika proteiner för att replikera och invadera celler, är spikproteinet det viktigaste ytproteinet som det använder för att binda till en receptor - ett annat protein som fungerar som en dörröppning till en mänsklig cell. Efter att spikproteinet binder till den mänskliga cellreceptorn smälter det virala membranet med det humana cellmembranet, vilket tillåter virusets genom att komma in i mänskliga celler och börja infektion. Så "om du kan förhindra vidhäftning och fusion, kommer du att förhindra inträde," sa McLellan till Live Science. Men för att rikta in detta protein måste du veta hur det ser ut.
Tidigare denna månad publicerade forskare genomet SARS-Cov-2. Med hjälp av det genomet identifierade McLellan och hans team i samarbete med National Institute of Health (NIH) de specifika generna som kodar för spikproteinet. De skickade sedan den geninformationen till ett företag som skapade generna och skickade tillbaka dem. Gruppen injicerade sedan dessa gener i däggdjursceller i en labbskål och dessa celler producerade spikproteinerna.
Därefter, med en mycket detaljerad mikroskopiteknik som kallas kryogen elektronmikroskopi, skapade gruppen en 3D "karta" eller "plan" av spikproteinerna. Blåtrycket avslöjade molekylens struktur och kartlade platsen för var och en av dess atomer i rymden.
"Det är imponerande att dessa forskare kunde få strukturen så snabbt," sade Aubree Gordon, docent i epidemiologi vid University of Michigan som inte ingick i studien. "Det är ett mycket viktigt steg framåt och kan hjälpa till i utvecklingen av ett vaccin mot SARS-COV-2."
Stephen Morse, professor vid Columbia Universitys Mailman School of Public Health som inte heller var en del av studien håller med. Spikproteinet "skulle vara det troliga valet för snabb utveckling av vaccinantigener" och behandlingar, sa han till Live Science i ett e-postmeddelande. Att känna till strukturen skulle vara "till stor hjälp för att utveckla vacciner och antikroppar med god aktivitet", vilket också skulle producera större mängder av dessa proteiner, tillade han.
Teamet skickar dessa atomkoordinater till dussintals forskargrupper runt om i världen som arbetar med att utveckla vacciner och läkemedel för att rikta sig mot SARS-CoV-2. Samtidigt hoppas McLellan och hans team att använda kartan över spikproteinet som grund för ett vaccin.
När utländska inkräktare, som bakterier eller virus, invaderar kroppen, slåss immunceller tillbaka genom att producera proteiner som kallas antikroppar. Dessa antikroppar binder till specifika strukturer på den främmande invaderaren, kallad antigenen. Men det kan ta tid att producera antikroppar. Vacciner är döda eller försvagade antigener som utbildar immunsystemet att skapa dessa antikroppar innan kroppen utsätts för viruset.
I teorin kan själva spikproteinet "antingen vara vaccinet eller varianterna av ett vaccin", sa McLellan. När du injicerar detta piggproteinbaserade vaccin "skulle människor göra antikroppar mot piggen, och sedan om de någonsin utsatts för det levande viruset", skulle kroppen vara beredd, tillade han. Baserat på tidigare forskning som de gjorde på andra koronavirus introducerade forskarna mutationer eller förändringar för att skapa en mer stabil molekyl.
Faktum är att "molekylen ser riktigt bra ut; den är riktigt väl uppförd; strukturen visar att molekylen är stabil i rätt bekräftelse som vi hoppades på," sa McLellan. "Så nu kommer vi och andra att använda molekylen som vi skapade som grund för vaccinantigen." Deras kollegor vid NIH kommer nu att injicera dessa piggproteiner i djur för att se hur bra proteinerna utlöser antikroppsproduktion.
Fortfarande tror McLellan att ett vaccin troligen är cirka 18 till 24 månader bort. Det är "fortfarande ganska snabbt jämfört med normal vaccinutveckling, som kan ta som 10 år," sade han.
Resultaten publicerades idag (19 februari) i tidskriften Science.
