SARS-CoV-2 COVID-19背后的病毒全球大流行,给科学家们提出了各种各样的难题。病毒是从哪里来的?为什么会有如此多的临床变化在病人?病毒的变异——如果是这样,到什么程度?这将如何影响疫苗设计?这样的谜题已经召集了一些来自世界各地的顶尖的研究人员在统一发现极度受欢迎的答案。尽管如此,COVID-19感染的某些方面仍然没有解决。一个关键的大象在房间里是当前缺乏有效的疗法来对抗病毒。
如果我们能欺骗SARS-CoV-2呢?
病毒侵入人体细胞时峰值(S)蛋白的细胞表面蛋白的结合称为ACE2,这是参与各种生理过程包括血压调节。ACE2细胞门口的角色,和SARS-CoV-2年代蛋白质作为一个“关键”,打开了门。入口后,一连串的事件发生,导致感染,证明致命的一些病人,让人完全无症状。
傻瓜你,SARS-CoV-2
如果你曾经去过一个嘉年华游乐宫,你可能偶然发现了一个场景,在该场景中,您将看到与几个门选择为了进步通过众议院。至少那些门之一将是一个陷阱门。做出一个好的选择,你丢失,无法达到你的目的地。
如果ACE2 SARS-CoV-2细胞门口,通过它必须输入导致感染,可以我们现在用另一种“诡计”门口,有效地与诱饵欺骗病毒?ACE2受体的可溶性版本正在探索这一目的,和一个人类血管紧张素转换酶2的重组形式称为APN01目前二期人类的临床试验。
“病毒必须绑定附着和进入宿主细胞上的受体,因此,如果受体是一种从细胞表面分离(称为可溶性)将与细胞受体结合位点的病毒。病毒不知道差异和非传染性或中和,呈现“助理教授埃里克Procko生物化学和生物物理学和定量生物学教授伊利诺斯大学的告知188金宝搏备用技术网络。
好处和挑战的诱饵受体
的伟大之处使用可溶性受体作为诱饵,Procko说,病毒无法轻易变异产生抗药性。如果病毒发生变异,使它不能再绑定到诱饵,也不再绑定到天然受体和失去毒性。但有一个关键的挑战与这种方法对抗病毒感染有关。“使用病毒受体作为可溶性诱饵的问题是他们经常结合弱,几乎总是远远低于免疫系统产生的抗体绑定和中和病毒,“Procko补充道。他是一个研究小组的领导人,试图克服这一挑战采用深诱变方法。1
深诱变是什么?
“深诱变是一个很大的数据实验方法描述突变的影响。介绍了经典,少量的突变蛋白有针对性,需要有一些先入为主的想法或假设什么突变是值得的。深陷诱变,成千上万的突变,所以有可能饱和蛋白质与蛋白质序列突变扫描。这是太多的单独测试,所以,所有的突变混合在一起在一个单一的人口。”– Erik Procko.
Procko和他的同事们决定探索ACE2的突变景观进一步理解SARS-CoV-2 ACE2和S蛋白之间的相互作用。在这一过程中,他们能够搜索突变可能增加蛋白质亲和ACE2的年代。
研究人员创建了一个图书馆的所有可能的单一的氨基酸替换,可以跨越ACE2表面的相互作用。基因突变的图书馆是暂时性的表达人类胚胎细胞系在孵化前的受体结合域(RBD) SARS-CoV-2与绿色荧光蛋白(GFP)标记。大量的变体形式ACE2未能结合RBD -以荧光水平与野生型相比。然而,有少数的突变形式ACE2,展示了更高的约束力的信号。
“野生型”是什么意思?
基因的等位基因(基因)形式编码的表型表达的最常见的人口被称为野生型等位基因。
收集细胞,Procko和他的同事应用深诱变技术。”测序后,我们计算突变是“好”的,因为他们是丰富,或收集的细胞变得更加频繁,而“坏”突变被丢失。通过这种方式,可以同时成千上万的突变特征在一个实验中,”他说。
梳理数据,科学家们发现一个可溶性变体-绰号sACE2.v2.4挑出进行进一步的纯化和表征,发现具有亲和力与中和抗体。
Procko解释说,这种纯化和表征主要分为三个步骤,首先是一个亲和力结合实验。“我们可以直接测量速度的诱饵受体associates或病毒继续飙升,如何迅速水解或脱落病毒高峰。慢慢紧密绑定关联快速分离,”他说。sACE2.v2.4被发现比野生型的可溶性sACE2-IgG1绑定到S蛋白表达的细胞。“第二个实验室伊利诺伊大学的帮助下测试是否诱饵受体可以与病人血清抗体竞争结合病毒高峰。他们发现自然宿主受体是一个可怜的竞争对手,但工程变体(sACE2.v2.4)是非常有效的,在与抗体竞争病毒,”Procko解释道。这里需要注意的是,可以说是小样本群COVID-19-positive病人(N = 3)。
“病毒学家德特里克堡的军事实验室能够测量中和病毒的组织培养。设计诱饵受体sACE2.v2.4病毒的有效抑制剂,竞争对手最好的抗体的有效性,”Procko补充道。单体的的功效在它能中和SARS-CoV-2 sACE2.v2.4文化是近两个数量级大于野生型受体。
但同时可溶性ACE2受体可能是好消息,破坏SARS-CoV-2的计划,也会引起不必要的问题我们自己的系统?ACE2具有重要生理作用在调节血压和体积裂开导致血管舒张血管紧张素肽产品。潜在的问题不必要的敲Procko效果显然是一个相关的问题和他的团队,一个他们都太熟悉。“对许多病毒受体这是一个严重的问题,和我的大多数实验室的研究致力于工程病毒受体的正常生理角色让他们特定的和安全的。“然而,ACE2的情况,初步结果是乐观:“可溶性ACE2一直对人类和管理是安全的。我们正在把工程ACE2-based诱饵在小鼠和还没有观察到任何毒性。”他继续说,“在这种情况下我持谨慎乐观态度。”
与其他病毒受体与不必要的副作用出现,看起来自然ACE2的角色实际上是工作对他们有利。当细胞感染SARS-CoV-2他们死,导致体内减少ACE2的水平,因此减少了ACE2活动。这影响血压和体积,可以归因于一些COVID-19的临床症状。”管理可溶性ACE2作为诱饵,不仅是抑制病毒复制,但ACE2活动身体是救出直接解决疾病的症状。“看来这可能是一个赢了。Procko添加使用可溶性ACE2的奖金影响受体——这是“抗体不做的东西。”
障碍学术实验室,准备未来的冠状病毒
诱饵受体sACE2.v2.4只是在细胞株在这项研究中进行测试。188金宝搏备用探索Procko是否意图借此进一步研究动物模型,也许最终,人类。他说,“是的,但是达到人类临床试验是非常昂贵的。获得FDA批准一个试验性新药,需要显示在动物和安全,药物可以用一致的制造质量。这两个任务都非常昂贵。”
Procko和团队是“给它全部努力”,作为诱饵受体方法可能存在COVID-19之外的治疗方案。“诱饵受体非常接近自然人类受体,所以使用ACE2的任何病毒细胞条目主要容易诱饵,”他解释道。
我们知道还有其他的珍奇动物冠状病毒,人类总有一天可能会遇到。如果有一件事COVID-19全球大流行强调它的重要性,试图为这样的情况做好准备。
Procko提供188金宝搏备用瞥见他的实验室正在为此,“在一项尚未发表的研究中,我们发现,设计变量与高亲和力结合半打钉从蝙蝠冠状病毒蛋白质,给我们一些信心,这诱饵还将对相关的病毒都是有效的。到目前为止我们还没有找到一个单一冠状病毒使用ACE2的诱饵不绑定”。
“学术实验室的障碍到达诊所是强大的,这就是为什么药物开发是由少量的大型生物技术公司与金融肌肉。但这不是不可能的,我们给它充分的努力。”——埃里克Procko。
Erik Procko莫莉坎贝尔和凯伦管家博士说,科学技术网络作家。188金宝搏备用
参考:
1。
成龙et al。(2020)。人类ACE2工程优化结合的蛋白质的SARS冠状病毒2。科学。DOI: 10.1126 / science.abc0870
