Согласно исследованию ученых Scripps Research, антитело, полученное у пережившего эпидемию атипичной пневмонии в начале 2000-х годов, выявило потенциальную уязвимость нового коронавируса, лежащего в основе COVID-19.
Исследование, опубликованное сегодня в журнале Science, является первым, в котором показано взаимодействие человеческого антитела с новым коронавирусом с разрешением, близким к атомному. Хотя антитело было произведено в ответ на инфекцию SARS (тяжелый острый респираторный синдром), вызванную вирусом SARS-CoV, оно перекрестно реагирует с новым коронавирусом SARS-CoV-2.
Структурное картирование выявило почти идентичный сайт на обоих коронавирусах, с которым связывается антитело, что указывает на функционально важный и уязвимый сайт для этого семейства коронавирусов.
"Знание таких консервативных сайтов может помочь в разработке вакцин и терапевтических средств против SARS-CoV-2, основанных на структуре, и они также будут защищать от других коронавирусов, включая те, которые могут появиться в будущем," говорит старший автор исследования Ян Уилсон, доктор философии, профессор структурной биологии Хансена и заведующий кафедрой интегративной структурной и вычислительной биологии в Scripps Research.
SARS-CoV, вызывающий атипичную пневмонию, возник у подковообразных летучих мышей, но в 2002 году перекинулся на людей в Южном Китае, в конечном итоге заразив более 8000 человек и убив почти 800 человек, прежде чем он был подавлен блокировками, карантином и другими мерами.
SARS-CoV-2, тесно связанный коронавирус, вызывающий COVID-19, впервые появился в китайском городе Ухань в конце 2019 года. Гораздо более заразный, чем его вирусный собрат, он привел к пандемии, вызвав гораздо больше случаев заболеваний и смертельных исходов, чем атипичная пневмония. Разработка вакцины или даже эффективного лечения может значительно облегчить кризис.
Лаборатория Уилсона известна своими новаторскими структурными исследованиями антител, связанных с вирусами, включая ВИЧ и грипп. Эти исследования использовались для разработки вакцин и лекарственных препаратов на основе антител, а также других терапевтических средств. Наряду с сотнями других лабораторий по всему миру команда Уилсона сейчас сосредоточена на SARS-CoV-2.
"Наша конечная цель здесь – получить структурную информацию об антителах и их сайтах связывания и использовать ее для разработки вакцины против SARS-CoV-2, как это сделала наша лаборатория с гриппом и ВИЧ," говорит соавтор исследования Николас Ву, доктор философии.D., научный сотрудник лаборатории Вильсона.
Новое исследование сосредоточено на антителе против SARS-CoV под названием CR3022, которое было первоначально выделено в 2006 году фармацевтической компанией Crucell Holland B.V. в Нидерландах. В отчете китайских ученых ранее в этом году указано, что CR3022 перекрестно реагирует на SARS-CoV-2. Команда Уилсона использовала свой опыт структурного картирования, чтобы определить, как антитело связывается с SARS-CoV-2.
Ключевой вывод заключается в том, что сайты связывания антител у двух коронавирусов очень похожи – они отличаются всего четырьмя белковыми строительными блоками, называемыми аминокислотами. Такая высокая степень сходства подразумевает, что сайт выполняет важную функцию, которая будет потеряна, если он значительно изменится.
Тем не менее, функция сайта остается загадочной. Анализ Scripps Research показал, что сайт связывания антител относительно удален от той части вируса, которая захватывает рецепторы белков клеточной поверхности, готовясь к проникновению в клетки в наши легкие. Это говорит о том, что, по крайней мере, для SARS-CoV, CR3002 нейтрализует способность вируса каким-то непрямым образом инфицировать клетки.
Загадочность усугубляется обнаружением того факта, что сайт связывания антител на этих вирусах обычно недоступен для антител.
"Мы обнаружили, что эта область обычно скрыта внутри вируса и открывается только тогда, когда эта часть вируса меняет свою структуру, как это было бы при естественном заражении," говорит соавтор Мэн Юань, доктор философии.D., также научный сотрудник лаборатории Вильсона.
Несмотря на небольшую разницу между двумя коронавирусами, антитело гораздо менее тесно связывается с SARS-CoV-2, чем с вирусом SARS, и не может нейтрализовать SARS-CoV-2 в лабораторных тестах, как это делает SARS-CoV.
Тем не менее, результаты показывают, что сайт связывания этого антитела на SARS-CoV-2 является сайтом уязвимости, и что антитела, связывающие его более прочно, вероятно, смогут нейтрализовать вирус. Такие нейтрализующие антитела, если они будут использованы в терапии, могут быть использованы для лечения пациентов с COVID-19 и для обеспечения временной защиты от вируса неинфицированным людям, например медицинским работникам.
Тот факт, что этот сайт связывания является высококонсервативным между SARS-CoV и SARS-CoV-2, также указывает на то, что могут существовать еще не обнаруженные антитела, которые могут эффективно нейтрализовать оба вируса – и, возможно, таким же образом могут нейтрализовать возникающие в будущем коронавирусы до того, как они могут вызвать пандемии.
Лаборатории Scripps Research и по всему миру в настоящее время ищут антитела через донорскую кровь у людей, выздоровевших от COVID-19, для дальнейших исследований в этом направлении.