Ученые используют сверхъяркие рентгеновские лучи для характеристики широко нейтрализующих антител против ряда коронавирусов
Новые варианты коронавируса, вызвавшего пандемию COVID-19, продолжают появляться. Для борьбы с ними исследователи делают всё возможное, чтобы найти новые методы лечения, способные воздействовать на широкий спектр различных штаммов коронавируса.
Благодаря новому исследованию, проведенному в Национальной лаборатории Аргонн Министерства энергетики США (DOE), ученые идентифицировали новый класс инъекционных антител, способных нейтрализовать многие различные варианты коронавируса. Эта работа дает ученым и фармацевтическим компаниям потенциальное преимущество в разработке вакцины или противовирусного препарата, который будет широко эффективен с течением времени.
Все коронавирусы содержат определенные белки, называемые спайк-белками (spike proteins), которые они используют для заражения человеческих клеток. Спайк-белки состоят из двух различных компонентов. Ученые называют эти связанные компоненты спайк-белка субъединицами S1 и S2.
После связывания вируса со специфическими клетками дыхательных путей две субъединицы отделяются друг от друга и претерпевают крупную структурную реорганизацию, чтобы проникнуть в наши клетки. Ученые ищут способы ингибировать этот процесс.
В то время как вакцины, разработанные Moderna, Pfizer и другими, в основном связываются с субъединицей S1, преимущество фокусировки на субъединице S2 заключается в том, что она схожа у разных штаммов коронавируса. Это позволяет исследователям нацеливаться на определенные области в этом домене, чтобы заложить основу для более широко активной вакцины и других терапевтических средств.
В недавнем исследовании, опубликованном в Cell Host & Microbe, ученые из Научно-исследовательского института Скриппс в Калифорнии и лаборатории Джошуа Тана в Национальном институте аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID), входящем в Национальные институты здоровья (NIH), идентифицировали 55 антител, которые связывались с разнообразным набором спайк-белков коронавируса. Многие из них также оказались эффективными против вируса. Ученые называют такие антитела «широко нейтрализующими».
Широко нейтрализующие антитела связываются с областью субъединицы S2, называемой стебель-спиралью (stem helix), которая обнаруживается у широкого спектра коронавирусов.
«Стебель-спираль — это часть коронавируса, которая схожа у многих штаммов и участвует в том, как коронавирус способен заражать наши клетки», — сказал структурный биолог Аргонна Майкл Беккер. — «Эта часть вируса обеспечивает слияние с клеточной мембраной, что позволяет вирусу наносить ущерб. Если эти ученые и их коллабораторы смогут найти способ блокировать стебель-спираль, у исследователей могут появиться корни новой широкомасштабной терапии».
«Внести мутации в стебель-спираль сложнее, чем в другие части коронавируса, поэтому антитела, которые связываются там, являются "широкими", то есть они могут связываться со многими различными штаммами», — сказал Иэн Уилсон, профессор структурной биологии Хансена и заведующий кафедрой интегративной структурной и вычислительной биологии в Скриппсе.
Исследователи стремятся получить или создать набор антител, которые являются одновременно нейтрализующими и широкими. Это означает, что им нужно найти антитело, которое очень хорошо связывается с уязвимыми слабыми местами вирусов.
«Вирусному белку, возможно, потребуется пройти через большое изменение своей структуры, чтобы приспособиться к антителу, и антитело, в свою очередь, может вызвать изменение вирусного белка», — сказал Мэн Юань, старший научный сотрудник Скриппса и автор исследования.
Помимо выделения антител, обнаруженных у пациентов, выздоравливающих от коронавирусной инфекции, Уилсон и его коллеги генетически сконструировали различные антитела в лаборатории, чтобы улучшить качество их связывания. «После изучения спектра пациентов для оценки того, какие антитела можно обнаружить и добавить в наш инструментарий, мы также можем работать с коллабораторами, чтобы вернуться в лабораторию и создать улучшенные антитела или вакцины», — сказал Уилсон.
В Аргонне исследователи использовали пучковую линию GM/CA в лабораторном источнике продвинутых фотонов (Advanced Photon Source), пользовательском объекте Управления науки DOE, чтобы изучить кристаллические структуры некоторых антител со стебель-спиралями.