Lura det nya coronaviruset en gång och det kan inte orsaka infektion av celler, tyder ny forskning på.

Forskare har utvecklat proteinfragment – ​​kallade peptider – som passar tätt in i ett spår på SARS-CoV-2 Spike-proteinet som det normalt skulle använda för att komma åt en värdcell. Dessa peptider lurar effektivt viruset att "skaka hand" med en replik snarare än med det faktiska proteinet på en cells yta som släpper in viruset.

Tidigare forskning har fastställt att det nya coronaviruset binder till ett receptorprotein på en målcells yta som kallas ACE2. Denna receptor finns på vissa typer av mänskliga celler i lungan och näshålan, ger SARS-CoV-2 många åtkomstpunkter för att infektera kroppen.

För detta arbete, Ohio State University-forskare designade och testade peptider som liknar ACE2 tillräckligt för att övertyga coronaviruset att binda till dem, en åtgärd som blockerar virusets förmåga att faktiskt ta sig in i cellen.

"Vårt mål är att varje gång SARS-CoV-2 kommer i kontakt med peptiderna, viruset kommer att inaktiveras. Detta beror på att viruset Spike protein redan är bundet till något som det behöver använda för att binda till cellen, " sa Amit Sharma, co-lead författare till studien och biträdande professor i veterinär biovetenskap vid Ohio State. "Att göra detta, vi måste komma till viruset medan det fortfarande är utanför cellen."

Ohio State-teamet föreställer sig att leverera dessa tillverkade peptider i en nässpray eller aerosolytdesinfektionsmedel, bland andra applikationer, att blockera cirkulerande SARS-CoV-2-åtkomstpunkter med en agent som förhindrar att de kommer in i målceller.

"Med resultaten vi genererade med dessa peptider, vi är väl positionerade för att gå in i produktutvecklingssteg, sa Ross Larue, co-lead författare och forskningsassistent professor i farmaceutik och farmakologi vid Ohio State.

Studien publiceras i januarinumret av tidskriften Biokonjugatkemi .

SARS-CoV-2, som alla andra virus, kräver tillgång till levande celler för att göra sin skada – virus kapar cellfunktioner för att göra kopior av sig själva och orsaka infektion. Mycket snabb virusreplikation kan överväldiga värdsystemet innan immunceller kan uppbåda ett effektivt försvar.

En anledning till att detta coronavirus är så smittsamt är att det binder väldigt hårt till ACE2-receptorn, som finns rikligt på celler hos människor och vissa andra arter. Spike-proteinet på SARS-CoV-2-ytan som har blivit dess mest igenkännliga egenskap är också grundläggande för dess framgång med att fästa vid ACE2.

De senaste framstegen inom kristallisering av proteiner och mikroskopi har gjort det möjligt att skapa datorbilder av specifika proteinstrukturer ensamma eller i kombination – till exempel när de binder till varandra.

Sharma och hans kollegor undersökte noga bilder av SARS-CoV-2 Spike-proteinet och ACE2, zoomar in på exakt hur deras interaktioner uppstår och vilka kopplingar som krävs för att de två proteinerna ska låsa sig på plats. De lade märke till en spiralbandliknande svans på ACE2 som brännpunkten för fästet, som blev startpunkten för att designa peptider.

"De flesta av peptiderna vi designade är baserade på att bandet kommer i kontakt med Spike, sa Sharma, som också innehar en fakultetsutnämning inom mikrobiell infektion och immunitet. "Vi fokuserade på att skapa kortast möjliga peptider med minsta möjliga nödvändiga kontakter."

Teamet testade flera peptider som "konkurrerande hämmare" som inte bara kunde binda säkert till SARS-CoV-2 Spike-proteiner, men också förhindra eller minska viral replikation i cellkulturer. Två peptider, en med minsta möjliga kontaktpunkter och en annan större, var effektiva för att minska SARS-CoV-2-infektion i cellstudier jämfört med kontroller.

Sharma beskrev dessa fynd som början på en produktutvecklingsprocess som kommer att fortsätta av teamet av virologer och farmaceutiska kemister som samarbetar i detta arbete.

"Vi har ett mångsidigt tillvägagångssätt, "Sade Sharma. "Med dessa peptider, vi har identifierat de minimala kontakter som behövs för att inaktivera viruset. Framöver planerar vi att fokusera på att utveckla aspekter av denna teknik för terapeutiska ändamål.

"Målet är att neutralisera viruset effektivt och kraftfullt, och nu, på grund av uppkomsten av varianter, vi är intresserade av att bedöma vår teknologi mot de framväxande mutationerna."