Kas atsitinka, kai tymų virusas susitinka su žmogaus ląstelėmis? Viruso mechanizmas išsiskleidžia kaip tik tinkamu būdu, kad atskleistų pagrindines dalis, leidžiančias virusui susilieti su ląstelės-šeimininkės membrana.
Pasibaigus sintezės procesui, ląstelė-šeimininkė išnyksta. Dabar tai priklauso virusui.
La Jolla imunologijos instituto (LJI) vakcinų inovacijų centro mokslininkai kuria naujas tymų vakcinas ir terapines priemones, kurios sustabdytų šį susiliejimo procesą. Neseniai mokslininkai panaudojo vaizdo gavimo techniką, vadinamą krioelektronine mikroskopija, kad beprecedenčiai išsamiai parodytų, kaip galingas antikūnas gali neutralizuoti virusą prieš jam užbaigiant sintezės procesą.
Tyrimas „Neutralizuojantis antikūnas apsaugo nuo tymų viruso sulietų baltymų perėjimo po suliejimo“ paskelbtas Mokslas.
„Įdomu šiame tyrime yra tai, kad mes užfiksavome momentines sintezės proceso nuotraukas“, – aiškina LJI profesorė, prezidentė ir generalinė direktorė Erica Ollmann Saphire, mokslų daktarė, kartu su Ph.D Matteo Porotto vadovavusi tyrimui. ., Kolumbijos universiteto virusinės molekulinės patogenezės profesorius (pediatrijoje).
„Vaizdų serija yra tarsi apverčiama knyga, kurioje matome momentines nuotraukas, kai išsiskleidžia sulietas baltymas, bet tada matome, kad antikūnas jį surakina prieš baigdamas paskutinį sintezės proceso etapą. Manome, kad kiti antikūnai prieš kitus virusai darys tą patį, bet anksčiau nebuvo taip vaizduojami.
Iš tiesų, šis darbas gali pasirodyti svarbus ne tik nuo tymų. Tymų virusas yra tik vienas iš didesnės paramiksovirusų šeimos, kuriai taip pat priklauso mirtinas Nipah virusas, narys. Nipah virusas yra žinomas kaip mažiau užkrečiamas, tačiau sukelia daug didesnį mirtingumą nei tymai.
„Tai, ką sužinome apie sintezės procesą, gali būti mediciniškai reikšminga Nipah, paragripo virusams ir Hendra virusui“, – sako pirmasis tyrimo autorius ir LJI doktorantas Dawid Zyla, Ph.D. „Tai visi virusai, turintys pandemijos potencialą.
Skubus tymų gydymo poreikis
Tymai yra labai užkrečiama, oru plintanti liga, kuri labiausiai linkusi užklupti vaikus. Nepaisant didelių pastangų skiepyti, virusas tebėra didelė grėsmė sveikatai.
Pasaulio sveikatos organizacijos ir JAV ligų kontrolės centrų duomenimis, tymai 2022 m. visame pasaulyje sukėlė apie 136 000 mirčių, o pastarieji protrūkiai kilo daugiau nei dešimtyje JAV valstijų. Dažniausiai aukos buvo vaikai iki penkerių metų, kurie buvo neskiepyti arba nepakankamai vakcinuoti.
„Tymai sukelia daugiau vaikų mirčių nei bet kuri kita vakcina išvengiama liga, be to, tai vienas iš labiausiai užkrečiamų žinomų virusų“, – sako Saphire.
Rizika kyla ne tik mažiems vaikams, – aiškina Zyla. „Dabartinė vakcina veikia gerai, tačiau jos negalima vartoti nėščioms arba žmonėms su susilpnėjusia imunine sistema“, – sako Zyla.
Nėra specifinio tymų gydymo, todėl mokslininkai ieško antikūnų, kuriuos būtų galima panaudoti kaip skubų gydymą, kad būtų išvengta sunkios ligos.
Siekdama geriau suprasti, kaip tymų virusas susilieja su ląstelėmis, LJI komanda kreipėsi į antikūną, vadinamą mAb 77. Mokslininkai išsiaiškino, kad mAb 77 nukreiptas į tymų sulietą glikoproteiną – viruso mechanizmą, kurį tymai naudoja į žmogaus ląsteles per specializuotą procesą, vadinamą. susiliejimas.
Ar mAb 77 galėtų veikti kaip terapinis antikūnas prieš tymus? Norėdami tai išsiaiškinti, LJI mokslininkai tiksliai ištyrė, kaip antikūnas kovoja su virusu.
Membranos susiliejimas, nutrauktas
LJI komandai reikėjo sukurti tymų sintezės glikoproteino – nekenksmingo viruso fragmento – versiją, kuri būtų pakankamai stabili, kad būtų galima atvaizduoti krioelektroniniu mikroskopu. Kad tai padarytų, Zyla glaudžiai bendradarbiavo su mokslininkais Porotto laboratorijoje Kolumbijos universitete.
Porotto grupė aptiko keistų tymų varianto mutacijų, kurios atakavo žmonių centrinę nervų sistemą. Šis mutavęs variantas savo sulietų glikoproteinų struktūroje turėjo tam tikrų silpnų vietų. Norėdami tai kompensuoti, virusas sukūrė specialias stabilizuojančias mutacijas. „Virusas turi mutuoti, kad patektų į smegenis, bet tada jam reikia šių stabilizuojančių mutacijų, kad kompensuotų”, – sako Porotto.
Dėl šių Kolumbijos atradimų Zyla turėjo patogų planą, kaip sukurti sulietą glikoproteiną su tomis pačiomis stabilizuojančiomis mutacijomis. Šis naujas sulietas glikoproteinas galėjo būti masiškai gaminamas ląstelių kultūroje ir buvo pakankamai tvirtas struktūriniams tyrimams.
„Gavome itin gerą glikoproteino derlių, o tai taip pat leido mums atlikti struktūrinės biologijos ir biocheminius bei biofizinius tyrimus“, – sako Zyla.
Tada mokslininkai pradėjo fiksuoti vaizdus naudodami LJI krioelektroninės mikroskopijos šerdį. Nauji vaizdai parodė sulietą glikoproteiną kartu „kompleksu“ su mAb 77.
Tyrėjai nustatė, kad mAb 77 sustabdo virusą sintezės proceso viduryje – kai sulietas glikoproteinas jau iš dalies „susilenkia“ į tinkamą konformaciją, kad užbaigtų membranų suliejimą. Pagaliau mokslininkai galėjo tiksliai pamatyti, kaip mAb 77 sujungia sulieto glikoproteino dalis, kad būtų išvengta virusinės infekcijos.
„Buvo nuostabu pamatyti, kaip iš tikrųjų atrodo šis tarpinis sintezės proceso žingsnis“, – sako Zyla.
Tolesni tymų sustabdymo žingsniai
Dabar, kai jie žino, kaip veikia mAb 77, mokslininkai tikisi, kad antikūnas gali būti naudojamas kaip gydymo kokteilio dalis, siekiant apsaugoti žmones nuo tymų arba gydyti žmones, sergančius aktyvia tymų infekcija.
Tolesnio eksperimento metu mokslininkai parodė, kad mAb 77 suteikė reikšmingą apsaugą nuo tymų medvilnės žiurkių modeliuose, kuriuose yra tymų viruso infekcijos. Medvilninėms žiurkėms, kurios buvo iš anksto apdorotos mAb 77 prieš tymų viruso poveikį, jų plaučių audinyje nebuvo infekcijos arba sumažėjo infekcijos požymių.
Toliau Saphire ir Zyla domisi įvairių antikūnų prieš tymus tyrimais. „Norėtume sustabdyti sintezę skirtinguose proceso taškuose ir ištirti kitas gydymo galimybes“, – sako Zyla.
Zyla taip pat planuoja toliau glaudžiai bendradarbiauti su tymų tyrinėtojais Kolumbijos universitete. „Struktūrinės biologijos žinių iš LJI ir ląstelių biologijos bei virusologijos žinių iš Kolumbijos derinys buvo labai svarbus siekiant paskatinti šį projektą“, – sako Zyla.