Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một bước đột phá trong việc phát triển một loại vắc-xin cho virus SARS-CoV-2, còn được gọi là 2019-nCoV, bằng cách tạo bản đồ quy mô nguyên tử 3D đầu tiên của protein đột biến của nó, một phần của virus gắn vào và nhiễm vào tế bào người.

Hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua này cho thấy SARS-CoV-2, còn được gọi là 2019-nCoV, vi rút gây ra COVID-19, được phân lập từ một bệnh nhân ở Mỹ, nổi lên từ bề mặt của các tế bào được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Credit: NIAID-RML.

Tiến sĩ Jason McLellan từ Sở nghiên cứu Khoa học sinh học phân tử tại Đại học Texas ở Austin và các đồng nghiệp cho biết: “Loại coronavirus mới này đã nổi lên như một mầm bệnh ở người ở thành phố Vũ Hán, tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc, gây sốt, bệnh hô hấp nghiêm trọng và viêm phổi, một căn bệnh gần đây được đặt tên là COVID-19”.

“Tác nhân gây bệnh mới nổi nhanh chóng được đặc trưng như một thành viên mới của chi betacoronavirus, có liên quan chặt chẽ với một số coronavirus dơi cũng như SARS-CoV.”

“So với SARS-CoV, SARS-CoV-2 dường như dễ lây truyền từ người sang người hơn, lây lan sang nhiều lục địa”. “Nó sử dụng một protein đột biến glycosyl hóa dày đặc để xâm nhập vào các tế bào chủ.”

Nhóm của Tiến sĩ McLellan đã phát triển các phương pháp để khóa các protein đột biến trong các coronavirus khác, bao gồm SARS-CoV và MERS-CoV, thành một hình dạng giúp chúng dễ phân tích hơn và có thể biến chúng thành ứng cử viên cho vắc xin một cách hiệu quả. Kinh nghiệm này giúp họ có lợi thế hơn so với các nhóm nghiên cứu khác đang nghiên cứu về loại virus mới.

Tiến sĩ McLellan nói: “Ngay khi biết đây là một loại coronavirus, chúng tôi cảm thấy mình phải nhảy vào cuộc vì chúng tôi có thể là một trong những người đầu tiên có được cấu trúc này. “Chúng tôi biết chính xác những đột biến nào cần đưa vào điều này, bởi vì chúng tôi đã cho thấy những đột biến này hoạt động đối với một loạt các coronavirus khác.”

Cấu trúc của protein đột biến của SARS-CoV-2: (A) giản đồ cấu trúc cơ bản của protein đột biến, được tô màu theo miền; các miền bị loại trừ khỏi cấu trúc biểu thức ectodomain hoặc không thể hiển thị trong bản đồ cuối cùng có màu trắng. Các từ viết tắt: SS – chuỗi tín hiệu, NTD – miền đầu cuối N, RBD – miền liên kết thụ thể, SD1 – miền phụ 1, SD2 – miền phụ 2, S1 / S2 – S1 / S2 vị trí phân cắt protease, vị trí phân cắt protease S2 ′ – S2 ′ , FP – peptit dung hợp, HR1 – heptad lặp lại 1, CH – chuỗi xoắn trung tâm, CD – miền nối, HR2 – heptad lặp 2, TM – miền xuyên màng, CT – đuôi tế bào chất; mũi tên biểu thị vị trí phân cắt protease; (B) hình ảnh mặt bên và mặt trên của cấu trúc tiền chảy máu của protein đột biến của SARS-CoV-2 với một RBD duy nhất ở cấu trúc phía trên; hai proton RBD-down được thể hiện dưới dạng mật độ cryo-EM có màu trắng hoặc xám và protomer RBD-up được thể hiện dưới dạng dải, có màu tương ứng với giản đồ trong (A). Credit: Wrapp và cộng sự, doi: 10.1126 / science.abb2507.

Chỉ hai tuần sau khi nhận được trình tự bộ gen của virus SARS-CoV-2, các nhà nghiên cứu đã thiết kế và sản xuất các mẫu protein tăng đột biến ổn định của nó. Mất khoảng 12 ngày nữa để xây dựng lại bản đồ quy mô nguyên tử 3D, được gọi là cấu trúc phân tử, của protein đột biến.

Điều quan trọng đối với thành công là công nghệ hiện đại được gọi là kính hiển vi điện tử đông lạnh (cryo-EM), cho phép các nhà khoa học tạo ra các mô hình 3D quy mô nguyên tử về cấu trúc tế bào, phân tử và vi rút.

Phân tử mà nhóm đã tạo ra, và họ thu được cấu trúc, chỉ đại diện cho phần ngoại bào của protein đột biến, nhưng nó đủ để tạo ra phản ứng miễn dịch ở người và do đó được dùng như một loại vắc xin.

Tiếp theo, các tác giả dự định sử dụng phân tử của họ để theo đuổi một dòng tấn công khác chống lại virus SARS-CoV-2, sử dụng phân tử này như một ‘thăm dò’ để phân lập các kháng thể được sản xuất tự nhiên từ những bệnh nhân đã bị nhiễm coronavirus mới và phục hồi thành công. .

Với số lượng đủ lớn, những kháng thể này có thể giúp điều trị nhiễm trùng coronavirus ngay sau khi tiếp xúc. Ví dụ, các kháng thể có thể bảo vệ binh lính hoặc nhân viên chăm sóc sức khỏe được cử đến một khu vực có tỷ lệ nhiễm trùng cao trong thời gian quá ngắn để khả năng miễn dịch từ vắc xin có hiệu lực.

Kết quả của nhóm nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science.

Nguồn: sci-news