• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Konstruera nanokroppar som livräddare när SARS-CoV-2-varianter attackerar

    Transmissionselektronmikrofotografi av SARS-CoV-2-viruspartiklar, isolerad från en patient. Bild tagen och färgförbättrad vid NIAID Integrated Research Facility (IRF) i Fort Detrick, Maryland. Kredit:NIAID

    Forskare följer en ny strategi i den utdragna kampen mot SARS-CoV-2-viruset genom att konstruera nanokroppar som kan neutralisera virusvarianter på två olika sätt.

    I labbstudier, forskare identifierade två grupper av molekyler som var effektiva mot virusvarianter. Genom att använda olika mekanismer, nanokroppar i varje grupp kringgick mutationer och inaktiverade virusets förmåga att binda till receptorn som låter det komma in i värdceller.

    Även om vaccination gör det möjligt att återuppta vissa pre-pandemiaktiviteter i delar av världen, SARS-CoV-2 arbetar sig snabbt runt vacciner genom att mutera sig själv. I den här studien, nanokropparna neutraliserade tre nya varianter:Alpha, Beta och Gamma.

    "Företag har redan börjat introducera varianter av oro i konstruktionen av booster-shots av de befintliga vaccinerna, sa Kai Xu, biträdande professor i veterinär biovetenskap vid Ohio State University och en av huvudförfattare till forskningen. "Men viruset muterar hela tiden, och mutationshastigheten kan vara snabbare än vi kan fånga. Därför, vi måste använda flera mekanismer för att kontrollera virusspridningen."

    En accelererad artikelförhandsvisning av studien publiceras online i Natur .

    Nanokroppar är antikroppar som härrör från immunisering av kameldjur – som kameler, lamor och alpackor – som kan omformas till små molekyler som efterliknar mänskliga antikroppsstrukturer och funktioner.

    För detta arbete, forskarna immuniserade lamor för att producera enkelkedjiga antikroppar mot SARS-CoV-2. De immuniserade också "nanomice, "transgena möss med en kamelgen som hade konstruerats av forskarkollegan Jianliang Xu i Rafael Casellas labb, senior utredare vid National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS), att generera nanokroppar som liknar de som produceras av kamelider.

    Teamet förbättrade nanokropparnas kraft genom att först immunisera djuren med receptorbindningsdomänen (RBD), en del av det virala ytspikproteinet, och efterföljande med booster shots som innehåller hela spikeproteinet.

    "Genom att använda denna sekventiella immuniseringsstrategi, vi genererade nanokroppar som kan fånga virion genom att känna igen den receptorbindande domänen med mycket hög affinitet, " sa Xu.

    Forskarna testade olika nanokroppars neutraliseringsförmåga, kartlägga ytan av RBD, genomföra funktions- och strukturanalyser, och mäta styrkan av deras affinitet för att begränsa kandidatmolekylerna från ett stort bibliotek till sex.

    Coronaviruset är mycket smittsamt eftersom det binder mycket hårt till ACE2-receptorn för att få tillgång till lung- och näshålaceller hos människor, där den gör kopior av sig själv för att infektera andra celler. Den receptorbindande domänen på spikeproteinet är grundläggande för dess framgång med att binda till ACE2.

    "Det RBD-ACE2-gränssnittet är på toppen av den receptorbindande domänen - den regionen är det primära målet för de skyddande mänskliga antikropparna, genererad av vaccination eller tidigare infektion, för att blockera den virala posten, " Sa Xu. "Men det är också en region som ofta muteras i varianterna."

    Det sätt som mutanter har uppstått hittills tyder på att långsiktigt beroende av nuvarande vacciner så småningom kommer att äventyras, forskarna säger, eftersom antikroppseffektiviteten påverkas signifikant av dessa mutanter vid gränsytan.

    "Vi fann att vissa nanokroppar kan känna igen en konserverad region av den receptorbindande domänen, en dold plats som är för smal för mänskliga antikroppar att nå, " sa Xu. Och fäste vid den här platsen, även om det är en bit bort från där RBD ansluter till ACE2, uppnår fortfarande det som är avsett – blockerar SARS-CoV-2 från att komma in i en värdcell.

    Den andra gruppen av nanokroppar, attraherad av RBD-ACE2-gränssnittet, medan de i sin ursprungliga form inte kunde neutralisera vissa varianter. Dock, När forskarna konstruerade denna grupp till att vara homotrimerer – tre kopior kopplade i tandem – uppnådde nanokropparna potent neutralisering av viruset. Att ändra strukturen hos nanokropparna som fäste vid den konserverade regionen av RBD på samma sätt förbättrade deras effektivitet också.

    Det finns mycket mer forskning framför oss, men resultaten tyder på att nanokroppar kan vara lovande verktyg för att förhindra COVID-19-dödlighet när vacciner äventyras, sa Xu.

    "Vår framtidsplan är att ytterligare isolera antikroppar specifikt mot nya varianter för terapeutisk utveckling, och att hitta en bättre lösning för vacciner genom att lära av dessa antikroppar, " han sa.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com