Forskare vid Purdue University har upptäckt hur vissa antikroppar neutraliserar infektioner orsakade av virus.

Bakterie- och virusinfektioner liknar på många sätt och orsakar ofta jämförbara symtom hos människor. Dock, bakteriella infektioner kan ofta behandlas med antibiotika, medan virusinfektioner ofta inte botas så lätt.

Forskningen publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences och författad av Yangchao Dong, Yue Liu, Wen Jiang, Thomas J. Smith, Zhikai Xu och Michael G. Rossmann. Studien visar att vissa antikroppar har förmågan att öppna upp ett virus och tömma dess arvsmassa. Detta skulle motsvara att döda den, om virus var vid liv i första hand.

"Vi är angelägna om att förstå hur vanliga förkylningsvirus infekterar en värd, sa Michael Rossmann, ledande forskare och Hanley Distinguished Professor of Biological Sciences. "Detta ger oss en uppfattning om hur genomet frigörs när viruset har känt igen värdcellen."

Studien visar att bindning av en neutraliserande antikropp till ett specifikt rhinovirus orsakar betydande förändringar runt hål i virusets skal, tillåter det virala RNA:t att fly. Denna "avbeläggningsprocess" stoppar virusets förmåga att replikera sig själv i cellen.

"Normalt i infektionscykeln, viruset måste släppa ut sitt genom i cellen så att det kan replikera, sa Liu, en postdoktor vid Purdue. "På ytan av celler, det finns ett antal receptormolekyler som kan utlösa frisättningen av virusgenomet. Nu har vi hittat en antikropp som kan göra samma sak."

Teamet använde kryo-elektronmikroskopi (cryo-EM), en avbildningsmetod som används för att skapa tredimensionella bilder av mikroskopiska föremål, för att illustrera processen. Dessa strukturer är den högsta upplösningsbilden av ett antikroppsviruskomplex hittills, enligt studien.

Det har skett en "resolutionsrevolution" under de senaste tre åren eller så, sa Rossmann. Uppfinningen av nya detektorer som används i elektronmikroskop har gjort det möjligt för forskare att använda kryo-EM när de skulle ha använt röntgenkristallografi tidigare. Även om det kan ta ett eller två år att fånga en tredimensionell bild med hjälp av röntgenkristallografi, det skulle ta några veckor med cryo-EM.

"Från detta, vi vet många atomära detaljer om hur antikroppen interagerar med viruset när det gäller aminosyror, kemiska interaktioner och hur viruset har ändrat sin struktur och förberett sig för genomfrisättning, " sa Liu. "Utan en högupplöst struktur, vi skulle inte veta alla dessa detaljer."

Även om resultaten av studien inte ger ett direkt botemedel mot förkylning, de indikerar att forskarna närmar sig. Nu när de vet hur en antikropp kan neutralisera virusinfektion, de kan tillämpa mekanismen på liknande virus.

"Vi har nu två exempel på antikroppsinducerad genomfrisättning från kapsiden, så vi kan använda denna mekanism för att designa antigenets grundläggande struktur, "Sa Liu. "Dessa kan användas för att simulera produktionen av neutraliserande antikroppar som kan vara användbara för att kontrollera liknande virus."