Yeni koronavirüs S proteininin ultra net yapı diyagramı başarıyla çizildi, ancak pratik aşılar daha fazla zamana ihtiyaç duyuyor
Dün, Science, Austin'deki Texas Üniversitesi'nde Jason McLellan'ın ekibi tarafından yeni koronavirüs hakkında son bir makale yayınladı. Ekip, yeni koronavirüs S proteininin ultra net yapısını analiz etmek için kriyo-elektron mikroskopi teknolojisini kullandı. Bu başarı, aşıların ve antiviral ilaçların geliştirilmesinde büyük önem taşımaktadır.
McLellan, "Bunun bir koronavirüs olduğunu öğrendiğimizde, derhal harekete geçmemiz gerektiğini hissettik," dedi, "çünkü koronavirüsün yapısını ilk elde edenlerden biri olabiliriz. Hangi mutasyonları gerçekleştireceğimizi tam olarak biliyoruz çünkü zaten sahip olduğumuz Bu mutasyonların diğer bazı koronavirüslere karşı da etkili olduğunu kanıtlayın. "
Şekil | Yeni koronavirüs S protein trimerinin 3,5 angstroma yakın atomik çözünürlük yapısı (kaynak: kağıt)
Yeni koronavirüs reseptörünün afinitesi, SARS'ınkinden çok daha yüksek
Yeni koronavirüs ve SARS virüsü aynı koronavirüs kategorisine ait olduğu ve belli benzerlikleri olduğu için bu iki virüsün karşılaştırılması her zaman bilim adamlarının araştırmalarının odak noktalarından biri olmuştur.
SARS salgınından bu yana, koronavirüsün moleküler biyolojisi ve işgal mekanizması üzerine çok sayıda çalışma yapılmıştır.
Koronavirüs genomunun son üçte biri temelde S proteini (başak, S), E proteini, M proteini ve N proteini dahil olmak üzere yapısal proteinleri kodlar. Bunlar arasında, S proteini esas olarak konakçı hücre reseptörlerine bağlanarak virüs istilasına aracılık eder ve virüs dokusunu veya konakçı tropizmini belirler.
Bu nedenle, S proteini çalışması, virüs istilası sürecini açıklamanın, virüs önleme ve kontrolünün yürütülmesinin ve antiviral ilaçların geliştirilmesinin en önemli kısmıdır. Shi Zhengli'nin Wuhan Viroloji Enstitüsü'ndeki ekibi tarafından yapılan önceki araştırma, insan hücrelerini enfekte eden yeni koronavirüsün anahtarının S proteini ve ACE2 proteini kombinasyonunda olduğunu doğruladı.
Şekil | 2019-nCoV'un S proteini ile SARS-CoV'un S proteini arasındaki yapısal karşılaştırma (kaynak: kağıt)
McLellan ekibi araştırmacıları, S proteinini kriyo-elektron mikroskobu ile analiz ettikten sonra, S proteini ve ACE2 proteininin afinitesini analiz etmek için yüzey plazmon rezonansını (SPR) kullandı. İnsan ACE2 proteininin yeni koronavirüs S proteinine bağlanma afinitesinin, SARS virüsü S proteinininkinden 10 ila 20 kat daha yüksek olduğu bulundu.
Bulaşıcı yetenek açısından bakıldığında, yeni koronavirüs SARS virüsünden önemli ölçüde daha yüksektir. Çin Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezi'nin geçtiğimiz günlerde yayınladığı verilere göre, yeni taç hastalığının temel enfeksiyon sayısı (R0, yani enfekte bir kişinin enfekte olduğu ortalama kişi sayısı) 3.77 olup SARS'tan (0.85-3) daha yüksektir.
Şekil | Yeni koronavirüsün S proteini (üstte) ile SARS virüsü (altta) ve ACE2 (kaynak: kağıt) arasındaki afinitenin karşılaştırılması
Bu çalışma, yeni koronavirüsün insan hücrelerine girmenin daha kolay olduğunu doğruladı, ancak makale bu olasılığı test etmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu söyledi.
Medyayla yapılan bir röportajda, bazı uzmanlar virüslerin bulaşıcılığının sadece hücrelere girmenin ne kadar kolay olduğu ile değil, aynı zamanda vücudun bağışıklığı ve virüsün hücrelerde çoğalma hızıyla da ilgili olduğunu söyledi. Bu nedenle, reseptör afinitesi SARS'ın 10 katıdır, bu da enfektivitenin SARS'tan 10 kat daha yüksek olduğu anlamına gelmez.
Sonraki adım: Protein moleküllerini "prob" olarak kullanın
S proteini, vücuda bulaşan yeni koronavirüsün önemli bir bileşenidir ve yeni koronavirüs pnömoni aşıları ve antikor inhibitörlerinin geliştirilmesi için kilit bir hedeftir.
Daha önceleri, yeni koronavirüs S proteininin yapısı net olmadığında, yeni koronavirüs aşısının araştırma ve geliştirme çalışmaları çoğunlukla tahmin edilen yapıya veya yeni koronavirüse benzer SARS virüsünün protein yapısına dayanıyordu.
Yeni kron proteininin yapısını anladıktan sonra, takip çalışması daha doğru bir şekilde yapılabilir. Araştırmacılar, elde ettikleri yapının sadece S proteininin hücre dışı kısmını temsil ettiğine inanıyorlar, ancak insan vücudunda bir bağışıklık tepkisini tetiklemek için yeterli, bu nedenle aşı geliştirmek için kullanılabilir.
Şekil | Yeni Koronavirüs (Kaynak: NIAID-RML)
Wisconsin Üniversitesi'ndeki Protein Tasarım Enstitüsü, hastalıklarla savaşmak için protein mühendisliğinin ön saflarında yer almıştır. Enstitü, proteinlerin 3 boyutlu yapısını anladıktan sonra, moleküler etkileşimleri teşvik etmek veya etkileşimleri önlemek için bu proteinlere uygun "kilitler" ve "anahtarlar" oluşturabilir.
Daha önce, ajans yeni koronavirüsü engellemenin bir yolunu bulmaya çalışıyordu. İnfluenzayı önleyebilen ve influenza virüsü kabuğunun proteinine daha iyi bağlanabilen bir "Grip Yapıştırıcısı" ("Grip Yapıştırıcısı") geliştiriyorlar. En son protein yapısı, benzer mikroproteinler oluşturmalarına yardımcı olur.
Ek olarak, S. Microbe, Clover Biology ve Moderna'nın aday aşı mRNA-1273'ü de S proteinini kodlamaktadır.
McLellan ekibinin araştırmacıları, SARS virüsü ve MERS virüsü de dahil olmak üzere koronavirüsler hakkında birçok araştırma yaptılar ve çok tecrübeliler. Ancak ekip, bu başarının anahtarının en son kriyo-elektron mikroskobu (kriyo-EM) teknolojisinde olduğuna inanıyor.
Daha sonra, yeni koronavirüse başka bir saldırı gerçekleştirmek için protein moleküllerini kullanmayı planlıyorlar: yeni koronavirüsten başarılı bir şekilde iyileşmiş hastalardan doğal olarak oluşan antikorları izole etmek için molekülleri "prob" olarak kullanmak.
Sayı yeterince büyükse, bu antikorlar, maruz kaldıktan kısa bir süre sonra viral enfeksiyonların tedavisine yardımcı olabilir.
Pratik aşılar daha fazla zamana ihtiyaç duyar
Bu makale, 17 Şubat'ta ön baskı platformu bioRxiv'de yayınlandı ve üç günden kısa bir süre içinde Science'ta yayınlandı. Bu işlem genellikle birkaç ay sürer.
Tez çalışmasının çoğu Daniel Wrapp ve Wang Nianshuang tarafından tamamlandı. Ekip, viral genomu elde ettikten sadece iki hafta sonra bir protein örneği tasarladı ve ardından 12 gün boyunca 3D atomik ölçekli yapı haritasını yeniden oluşturmak ve makaleyi göndermek için kullandı.
Bildiri yayınlama sürecinin yeşil ışığına rağmen aşıların geliştirilmesi hala kısa olmayacak bazı temel süreçler ve zaman gerektiriyor.
Şekil | Soldan sağa: Daniel Wrapp, Jason McLellan ve Wang Nianshuang (Kaynak: mclellanlab.org)
Bundan önce, Çin Mühendislik Akademisi'nden bir akademisyen ve Ulusal Sağlık Komisyonu'nun uzman grubunun bir üyesi olan Li Lanjuan, CCTV ile yaptığı bir röportajda, yeni taç aşısının üç ay kadar kısa bir sürede mevcut olabileceğini söyledi. İnfluenza A aşısının aşı suşunun pazarlanmak üzere onaylanması 87 gün sürdü Mevcut teknoloji ve ilerlemeye göre 3 ay yeterli mi?
Şu anda S proteininin yapısını bilmemize rağmen, bir aşının geliştirilmesinin en uygun noktayı belirlemek için birçok kez tekrarlanması gerekiyor ki bu da birçok adımı tekrarlamayı gerektiriyor.
BBC'ye verdiği bir röportajda Amerikalı biyoteknoloji yatırımcısı Brad Loncar, "Halk sağlığı krizlerini önleyen veya bunlarla başa çıkan aşıları başarılı bir şekilde geliştirmek çok zordur. Bu genellikle çok zaman ve para gerektirir" dedi.
Aşı örnekleri geliştirildikten sonra, belirli önleme ve tedavi bağlantıları için Devlet Gıda ve İlaç İdaresi tarafından onaylanmadan önce karmaşık süreç araştırma ve geliştirme, hayvan deneyleri, klinik deneyler, uygulama onayı ve diğer adımlar gereklidir. Ayrıca büyük ölçekli aşı üretiminin kısa sürede tamamlanıp tamamlanamayacağı da bir sorudur.
Şu anda, yeni koronavirüs aşılarının araştırılmasını ve geliştirilmesini kamuya açıklayan yerli şirketlerin sayısı, başta rekombinant protein aşıları, DNA aşıları ve mRNA aşıları olmak üzere 19'a kadar ulaştı. Bunlar arasında, Çin Bilimler Akademisi tarafından yürütülen rekombinant protein aşısı projesi, hayvan deneyleri aşamasına girdi.
Hayvan deney aşamasına girmesi beklenen ürünler, en erken Nisan ortalarında klinik deneme aşamasına girebilir.
(Kaynak: Pharmaphorum)
Yerli ve yabancı yeni taç aşı geliştirme trendlerinin aşağıdaki derlemeleri:
19 Şubat'ta Sanofi'nin küresel aşı bölümü Sanofi Pasteur, gelişmiş genetik rekombinasyon teknolojisi platformlarını kullanarak yeni koronavirüs aşılarının geliştirilmesini hızlandırmak için ABD Biyomedikal Gelişmiş Araştırma ve Geliştirme Ajansı (BARDA) ile işbirliği yaptığını duyurdu.
18 Şubat'ta Guangdong adenovirüs vektör aşısının 28 Şubat'tan önce hayvan deneylerine başlaması bekleniyor.
15 Şubat'ta, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı Çin Biyoteknoloji Geliştirme Merkezi direktörü Zhang Xinmin, mevcut aşı çeşitlerinden bazılarının hayvan deneyi aşamasına girdiğini açıkladı; Guanhao Biological, aşı projesinin hala geliştirme aşamasında olduğunu ve klinik deneylerden en az bir yıl önce olacağını söyledi; MRNA aşısı geliştirmeyi deneyin.
13 Şubat'ta Inovio, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki San Diego laboratuvarının DNA ilaç platformunda yeni koronavirüse karşı bir INO-4800 aşısı geliştirdiğini iddia etti. Şirketin viral gen dizisini elde ettikten sonraki 3 saat içinde bir aşı tasarladığı söyleniyor; Buchang Pharmaceuticals'ın bir yan kuruluşu olan Zhejiang Tianyuan Biopharmaceutical Co., Ltd., yeni bir koroner pnömoni aşısı geliştiriyor.
11 Şubat'ta Imperial College London, yeni taç pnömoni aşısının dünyanın ilk hayvan testini tamamladı ve farelerde aşılandı; Dünya Sağlık Örgütü Genel Direktörü Tan Desai, Cenevre'de aşının 18 ay içinde hazır olmasının beklendiğini söyledi; Johnson & Johnson açıkladı ve BARDA Yeni bir koronavirüs aşısı geliştirmek için işbirliği yapın.
10 Şubat'ta Moderna, yeni koronavirüse karşı bir aşı olan mRNA-1273'ün 7 Şubat'ta ilk klinik üretimi tamamladığını duyurdu.
Johnson & Johnson, 5 Şubat'ta yeni bir taç aşısı geliştirmek için Ebola aşı platformu-adenovirüs vektör platformunu kullanacak. Aşı, geliştirmeden seri üretime kadar en az 8 ay sürecektir.
3 Şubat'ta, büyük bir İngiliz ilaç şirketi olan GlaxoSmithKline (GSK), yeni taç aşılarının küresel araştırma ve geliştirmesine katılacağını duyurdu.
31 Ocak'ta Kanada'daki Saskatchewan Üniversitesi yeni bir taç aşısı geliştirmeye başladı.
29 Ocak'ta, Avustralya'daki Queensland Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, patentli "moleküler cımbız" teknolojisini hızla viral proteinlerin stabilitesini artırabilecek yeni bir taç aşısı üretmek için kullanmayı planladılar; Anhui Longkoma Biopharmaceutical Co., Ltd., Çin Bilimler Akademisi Mikrobiyoloji Enstitüsü ile bir anlaşma imzaladı. Longkoma, ikincisinin edindiği ilgili teknik sırlara ve deneyime dayanarak, yeni bir koronavirüs rekombinant protein alt birimi aşısı geliştirmek için sonraki sanayileşmeyi satın almayı ve gerçekleştirmeyi planlıyor.
28 Ocak'ta, Hong Kong Üniversitesi Mikrobiyoloji Bölümü başlangıçta nazal sprey grip aşısına dayalı yeni bir taç aşısı geliştirdiğini duyurdu.Gelecekte, aşının etkinliğini ve güvenliğini açıklığa kavuşturmak için hayvan deneyleri yapılabilir.Aşının bir yıl içinde insanlarda klinik olarak test edilmesi bekleniyor; Shanghai Dongfang Hastanesi'nin çeviri tıp platformu, yeni bir koronavirüs mRNA aşısının geliştirilmesini teşvik etmek için Sri Microbiology ile işbirliği yaptı. Bu teknolojinin büyük ölçekli aşı örneklerinin üretimini ve hazırlanmasını 40 gün içinde tamamlayabileceği söyleniyor.
26 Ocak'ta, Çin Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezi Viroloji Enstitüsü müdürü Xu Wenbo, merkezin yeni bir taç aşısı geliştirmeye başladığını ve virüsü başarıyla izole ettiğini ve şu anda tohum türlerini taradığını söyledi.
ABD sağlık yetkilileri ve araştırmacıları 23 Ocak'ta Journal of the American Medical Association'da şunları duyurdu: SARS'ın ortaya çıkmasından bu yana, tıp camiasının koronavirüs ve teknolojik ilerleme (mRNA teknolojisi) üzerine yaptığı araştırmalar, yeni bir koronavirüs aşısının geliştirme süresini büyük ölçüde kısaltabilir. Aşının 3 ay içinde insanlarda klinik denemelere başlaması bekleniyor.
