Virusai yra paslėpimo meistrai. Kai jų imuninė sistema juos stumia per toli, jie siunčia naujus viruso variantus, kurių imuninės ląstelės nebe atpažįsta. Jie išvengia mūsų imuninės sistemos, mutavę viruso struktūras, kurias atpažįsta antikūnai.
Norint kuo greičiau pritaikyti vakcinas prie naujų cirkuliuojančių virusų variantų, pirmiausia reikia išsiaiškinti, kurie iš daugelio mutacijų iš tikrųjų yra atsakingas už naujo viruso varianto imuninį pabėgimą. Helmholtzo infekcijos tyrimų centro (HZI) tyrėjai, bendradarbiaudami su Hanoverio medicinos mokykla (MHH), sukūrė metodą, vadinamą atvirkštinio mutacijos nuskaitymu, kuris gali būti naudojamas greitai ir patikimai aptikti tokias mutacijas.
Tyrimas paskelbtas žurnale Gamtos ryšiai.
Virusai turi visokių gudrybių rankoves. Tokiems patogenams kaip SARS-COV-2, norint prisitaikyti ir išvengti imuninio atpažinimo, dažnai užtrunka. Virusai su mutacijomis, kurios išvengia imuniteto atpažinimo efektyviau nei originalus virusas, laikui bėgant turės selektyvų pranašumą ir vyrauja, vis labiau dominuoja infekcijos kraštovaizdyje.
„Jei naujasis viruso variantas gali sėkmingai išvengti imuninio atsako, nebeužtenka atsigauti iš vieno iš ankstesnių variantų arba paskiepyti anksčiau veiksmingu vakcina“,-sako prof. Luka Cicin-Sain, „The“ vadovas, vadas. Departamento viruso imunologija HZI.
„Vykstant vakcinoms, mes visada žaidžiame pasiviję naujų pabėgimo variantų plitimą. Tai yra pats viruso evoliucijos pobūdis. Nepaisant to, mes turime peržengti virusus ir sumažinti jų pranašumus tiek šiuo metu cirkuliuojantiems, tiek tiems Būs būsimoje pandemijoje “.
Greitas mutacijų, kurios yra labai svarbios imuninės sistemos pabėgimui, identifikavimas leidžia greitai pritaikyti vakcinas prie naujų viruso variantų. Dabartiniame tyrime „Cicin-Sain“ vadovaujama komanda pateikia perspektyvų naują požiūrį, kaip tai padaryti. Jis grindžiamas anksčiau nustatytu metodu, vadinamu mutacijų nuskaitymu: Kiekviena naujojo varianto mutacija atskirai įvedama į pradinį virusą, kad būtų sukurta virusų mutantų biblioteka.
Taigi kiekvienos atskiros mutacijos poveikį galima apibrėžti palyginus mutantus iš bibliotekos su originalu ir naujuoju viruso variantu. Tačiau jų tyrime HZI tyrėjai pakeitė procedūrą, įvesdami mutacijas po vieną į naują viruso variantą, kad jis primena pradinį virusą kiekvienoje padėtyje. Taigi jie naudojo metodiką atvirkščiai, todėl jie ją pavadino atvirkštiniu mutacijos nuskaitymu.
Kaip veikia atvirkštinis mutacinis nuskaitymas
Koks yra atvirkštinio mutacijos nuskaitymo procesas ir kaip tai dingo tyrimo komanda? Norėdami patikrinti savo naują požiūrį, mokslininkai kaip pavyzdį ištyrė virusinius SARS-COV-2 variantus. Jie norėjo išsiaiškinti, kuri iš 33 mutacijų, išskiriančių BA.2.86 viruso variantą nuo pradinio BA.2 varianto, yra atsakingi už imuniteto pabėgimą.
Naudodamiesi pažengusiais genetiniais metodais, tyrėjai gamino vadinamuosius pseudovirusus, kurie naudoja SARS-COV-2 smaigalį baltymui patekti į ląsteles, tačiau nesugeba atkartoti ir todėl yra nekenksmingi žmonėms ir aplinkai. Tyrėjai pradėjo nuo naujojo viruso varianto, turėdami imuninį pabėgimą, ty BA.2.86.
„Norėdami išsiaiškinti, kurios mutacijos yra atsakingos už šio viruso varianto imuninį pabėgimą, mes sukūrėme įvairius pseudovirusus, kuriuose viena iš 33 skirtingų mutacijų buvo pakeista originalios viruso BA.2 kryptimi“, – aiškina dr. Najat Bdeir, HZI skyriaus virusinės imunologijos mokslininkas ir pirmasis tyrimo autorius. Atliekant didelius ląstelių eksperimentus, tyrėjai ištyrė, kaip gerai imuninės ląstelės gali kovoti su atitinkamais pseudovirusais. Norėdami tai padaryti, jie naudojo pavyzdžius „iš tikro gyvenimo“.
„Tyrimui mes galėjome pateikti kraujo serus iš 40 žmonių, dirbančių sveikatos priežiūros sektoriuje, kohortą“, – sako prof. Georg Behrens iš Hanoverio medicinos mokyklos reumatologijos ir imunologijos katedros. „Dalyviai buvo skiepijami kelis kartus, įskaitant tuometinę srovę vakcina, kuri buvo veiksminga prieš„ Omicron XBB.1.5 “.”
„Atgal į priekį“
Naudodami atvirkštinį mutacijos skenavimą, tyrėjai nustatė, kad trys smaigalio baltymo mutacijos buvo atsakingos už imuninį pabėgimą. Bet kodėl svarbu pradėti nuo naujojo viruso varianto ir pakeisti atskiras mutacijas, taip naudojant mutacinį skenavimą „atvirkščiai“?
„Tai svarbu, nes mūsų imuninės ląstelės yra labai įvairios. Jie gali gaminti antikūnus, kurie jungiasi prie skirtingų viruso dalių ir taip blokuoja infekcijos procesą”,-aiškina Cicin-Sain.
„Jei pradėsime nuo pradinio varianto ir įterpiame mutaciją toje srityje, kurią iš tikrųjų atpažįsta antikūnai, yra didelė tikimybė, kad antikūnai jungiasi prie kitos viruso dalies, vis tiek atpažins ir neutralizuos virusą. Tikrasis mutacijos indėlis į mutaciją. Tokiu būdu negalima tinkamai aptikti imuniteto pabėgimo.
Tyrėjai tikisi, kad naujas jų metodas taip pat gali paspartinti ir pagreitinti būsimą vakcinų plėtrą. Atliekant atvirkštinį mutaciją, galima išanalizuoti kitus virusus ir jų variantus, susijusius su mutacijomis, atsakingomis už imuniteto pabėgimą.
„Taip pat būtų galima įsivaizduoti šį naują metodą treniruotis mašinų mokymosi ir AI modeliams, siekiant numatyti, kurios galios viruso mutacijos gali sukelti imuninį pabėgimą“,-sako Cicin-Sain. „Jei mes galėtume gaminti vakcinas pagal iš anksto pritaikytas vakcinas, mes būtume greitesni už virusą.”
Be Luka Cicin-Sain departamento virusinės imunologijos, šiame tyrime taip pat dalyvavo prof. Wulf Blankenfeldt departamentas „Baltymų struktūra ir funkcija“. Individualizuotos infekcijos medicinos centro (CIIM), Vokietijos primatų centro – Leibnizo primatų tyrimų instituto ir Leibnizo instituto DSMZ – Vokietijos mikroorganizmų ir ląstelių kultūrų mokslininkai kartu su Vokietijos infekcijų tyrimų centru (DZIF), taip pat prisidėjo prie jų, taip pat prisidėjo šio tyrimo patirtis.
Pateikė Helmholtzo infekcijos tyrimų centras