Εμβόλιο κορωνοϊού: Νέα δομή αποκαλύπτει τρόπους για δημιουργία εμβολίων

Ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν μια λεπτομερή εικόνα του τμήματος του SARS-CoV-2 (του νέου κορονοϊού που προκαλεί την ασθένεια COVID-19) που του επιτρέπει να μολύνει τα ανθρώπινα κύτταρα. Η συγκεκριμένη μελέτη που χρηματοδοτήθηκε, εν μέρει, από το Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργίας και Λοιμωδών Νοσημάτων (NIAID) της NIH και τα αποτελέσματα της δημοσιεύθηκαν στις 19 Φεβρουαρίου 2020 στο Science, υποδεικνύει πιθανούς στόχους για την ανάπτυξη εμβολίων και θεραπειών κατά του κορωνοϊού.

Πιο κάτω, η εικόνα, η οποία προέρχεται από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, δείχνει τον SARS-CoV-2, που απομονώθηκε από τα σωματίδια ενός ασθενούς στις ΗΠΑ, να αναδύεται από την επιφάνεια των κυττάρων που καλλιεργήθηκαν σε εργαστηριακό περιβάλλον. Οι αιχμές που υπάρχουν στην εξωτερική επιφάνεια των σωματιδίων του ιού, μοιάζουν με κορώνα και σε αυτές οφείλεται η ονομασία των κορωνοϊών.

Ιστορική αναδρομή COVID-19

Στα τέλη του 2019, έγιναν οι πρώτες αναφορές για μια άγνωστη αναπνευστική λοίμωξη στην Επαρχία Wuhan της Κίνας. Γρήγορα, διαπιστώθηκε πως αυτή η λοίμωξη προερχόταν από κάποιον κορωνοϊό, παρόμοιο με εκείνους που προκάλεσαν επιδημίες στο παρελθόν, όπως το Οξύ αναπνευστικό Σύνδρομο (SARS) το 2002-2004 και το Αναπνευστικό Σύνδρομο της Μέσης Ανατολής (MERS) το 2012.

Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας κήρυξε κατάσταση έκτακτης ανάγκης για την Παγκόσμια υγεία, καθώς ο νέος ιός άρχισε να εξαπλώνεται σε διάφορες χώρες με ραγδαίους ρυθμούς. Στις αρχές Μαρτίου του 2020, ο νέος κορωνοϊός, που ονομάστηκε SARS-CoV-2, είχε μολύνει περισσότερους από 90.000 ανθρώπους σε Παγκόσμιο επίπεδο και οδήγησε στον θάνατο τουλάχιστον 3.100 άτομα.

Πως μεταδίδεται ο νέος κορωνοϊός στον άνθρωπο;

Όπως συμβαίνει και με τους άλλους κορωνοϊούς, τα σωματίδια του SARS-CoV-2 είναι σφαιρικά και στην επιφάνεια τους προεξέχουν πρωτεΐνες που ονομάζονται αιχμές. Αυτές οι αιχμές προσκαλούνται σε ανθρώπινα κύτταρα και στη συνέχεια υφίστανται μια δομική αλλαγή που επιτρέπει στη μεμβράνη του ιού να συγχωνεύεται με την ανθρώπινη κυτταρική μεμβράνη. Τα ιικά γονίδια, ακολούθως, εισέρχονται στο ανθρώπινο κύτταρο και αρχίζουν να αντιγράφουν τον εαυτό τους, αναπαράγοντας τον ιό. Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες, οι αιχμές του SARS-CoV-2 συνδέονται με τους υποδοχείς της ανθρώπινης κυτταρικής επιφάνειας, που ονομάζονται ένζυμα μετατροπής αγγειοτενσίνης 2 (ACE2).

Τι έδειξε η τελευταία μελέτη για τον τρόπο εξάπλωσης του κορωνοϊού;

Μια επιστημονική ομάδα στην Κίνα, αποτελούμενη από ερευνητές του εργαστηρίου του Δρ. Jason McLellan στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν και του Κέντρου Ερευνών για Εμβόλια NIAID (VRC), για να υποστηρίξει την έρευνα και να διερευνήσει την γενετική ακολουθία του κορωνοϊού, πραγματοποίησε μια έρευνα κατά την οποία απομόνωσε ένα κομμάτι του γονιδιώματος του νέου κορωνοϊού, που με βάση τις αλληλουχίες άλλων κορωνοϊών, κωδικοποιεί την πρωτεΐνη ακίδα. Ακολούθως, η ομάδα χρησιμοποίησε καλλιεργημένα κύτταρα για να παράξει μεγάλες ποσότητες πρωτεΐνης για ανάλυση.

Στην πιο πάνω εικόνα παρουσιάζεται η δομή της πρωτεΐνης ακίδα του SARS-CoV-2. Η περιοχή δέσμευσης του υποδοχέα είναι το τμήμα της ακίδα που δεσμεύεται στο κύτταρο ξενιστή και έχει πράσινο χρώμα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται κρυο-ηλεκτρονική μικροσκοπία, για να πάρουν λεπτομερείς εικόνες της δομής της πρωτεΐνης ακίδα. Αυτό περιλάμβανε τη δέσμευση των σωματιδίων του ιού και την χρήση ρεύματος ηλεκτρόνιων υψηλής έντασης μέσω του δείγματος, για τη δημιουργία δεκάδων χιλιάδων εικόνων. Αυτές οι εικόνες συνδυάστηκαν για να δώσουν μια λεπτομερή εικόνα 3D του ιού.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η πρωτεΐνη ακίδα του SARS-CoV-2 ήταν 10 έως 20 φορές πιο πιθανόν να δεσμεύσει το ένζυμο ACE2 στα ανθρώπινα κύτταρα, από ό, τι η ακίδα του ιού SARS του 2002. Όπως εξηγούν οι επιστήμονες, αυτό κάνει τον SARS-CoV-2 πιο μεταδοτικό σε σχέση με τον SARS. Επιπρόσθετα, παρά τις ομοιότητες στην αλληλουχία και τη δομή ανάμεσα στις αιχμές των δυο ιών, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι υπάρχουν τρία διαφορετικά αντισώματα που δεν μπορούσαν να συνδεθούν με επιτυχία στην πρωτεΐνη ακίδα του SARS-CoV-2. Αυτό υποδηλώνει ότι θα πρέπει να δημιουργηθούν μοναδικές θεραπείας με εμβόλια και αντισώματα για την αποτελεσματική αντιμετώπιση του νέου ιού.

Συμπερασματικά

Η συγκεκριμένη μελέτη είναι πολύ σημαντική, σύμφωνα με τους ερευνητές, καθώς ανοίγει νέους δρόμους για τον σχεδιασμό υποψήφιων εμβολίων και ανάπτυξη θεραπειών για την αντιμετώπιση της COVID-19.

Επι του παρόντος οι ερευνητές εργάζονται για την ανάπτυξη εμβολίων που στοχεύουν την πρωτεΐνη ακίδα του SARS-CoV-2. Παράλληλα, θεωρούν ότι χρησιμοποιώντας την πρωτεΐνη ακίδα, μπορούν να απομονώσουν αντισώματα από ανθρώπους που έχουν ήδη ανάρρωση από την μόλυνση, τονίζοντας πως εάν τέτοια αντισώματα παραχθούν σε μεγάλες ποσότητες, ενδεχομένως να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία νέων λοιμώξεων μέχρι να δημιουργηθεί ένα αποτελεσματικό εμβόλιο.