4 Minutės
Trūko scenos. Daugelį metų mokslininkai tirė virusų paviršiaus baltymus tarsi aktorius nufotografuotus už scenos, su kostiumu, bet be dekoracijų, formuojančių jų laikyseną ir judesius. Dėl to atsirado nuotraukos, kurios nepavaizdavo, kaip antikūnai iš tikrųjų priartėja, prispaudžia ir neutralizuoja virusą realiame sąlytyje.
Dabar Scripps Research vadovaujama grupė, bendradarbiaudama su IAVI ir kitais, atstatė dalį tų dekoracijų. Įterpdami virusinius baltymus į mažus lipidinius diskus, nanodiskus, imituojančius viruso membraną, mokslininkai gali stebėti, kaip antikūnai sąveikauja su tais baltymais aplinkoje, labiau panašioje į tikrą virusą. Tolimesni vaizdai ir funkcinių tyrimų rezultatai padaro matomomis ilgai kėlusias mįsles.
Kodėl tai svarbu? Nes daugelis vakcinos kūrimo pastangų remiasi laboratorijoje pagamintomis baltymų dalimis, kurios praleidžia membraną pritvirtinančias dalis. Tos praleistos dalys nėra vien smulkūs uodegėlės; jos veikia, kaip visas baltymas susisuka, kaip jis išsidėsto viruso paviršiuje ir kaip artimi antikūnai gali jį pasiekti. Be tokio membranos konteksto tyrėjai gali praleisti svarbias sąlyčio vietas ir neteisingai įvertinti, kurie antikūnų atsakai yra apsauginiai.
Nanodiskai sprendžia šią problemą pragmatiškai ir mastelio atžvilgiu pritaikomu būdu. Įsivaizduokite, kad nukerpate mažą, stabilų ląstelės membranos lopinėlį ir į jį įklijuojate viruso baltymą, kad baltymas elgtųsi kaip tikrame virione. Lipidai suteikia atramą; nanodiskas palaiko baltymo orientaciją ir apribojimą. Platforma išsaugo struktūrą, palaiko įprastus laboratorinius tyrimus ir pritaikoma aukštos raiškos vaizdavimo įrankiams. Trumpesni eksperimentai. Švaresni duomenys. Geresni palyginimai tarp vakcinos kandidatų.
Viruso paviršiaus baltymas (mėlynas ir oranžinis) parodytas prisijungęs prie kelių antikūnų (rožinis, žalias ir pilkas/baltas), su sritimi prie membranos (raudona).
Komanda išbandė metodą sudėtingiems taikiniams: ŽIV ir Ebolai. Abu virusai turi paviršiaus baltymus, kuriuos imuninė sistema žymiai sunkiau aptinka ir neutralizuoja. ŽIV atveju tyrėjai sutelkė dėmesį į konservuotą sritį prie membranos pagrindo, kurią taiko kai kurie plačiai neutralizuojantys antikūnai. Kai ši sritis buvo pristatyta nanodiske, cryo-EM ir prisijungimo tyrimai atskleidė sąveikas, kurios tiesiog nepasireiškia, kai baltymas yra nuplėštas nuo membranos kotelio.
Šie naujai matomi kontaktai struktūriniu požiūriu paaiškina, kodėl tam tikri antikūnai gali blokuoti platų virusų variantų diapazoną. Kai kurie antikūnai veikia skirdami baltymų kompleksus arba įsiskverbdami į membranos sąsają, destabilizuodami mechanizmus, kurių virusui reikia susilieti su ląstelėmis. Šios choreografijos išsamus matymas suteikia vakcinų kūrėjams aiškesnę idėją, ką imituoti, kad paskatintų imuninę sistemą gaminti panašiai veiksmingus antikūnus.
Be to, šis metodas nėra ribojamas ŽIV. Ta pati membraną imituojanti strategija laboratorijoje pasiteisino su Ebolos paviršiaus baltymais, kas rodo plačią pritaikomumą kitiems membranos koteliu pritvirtintiems virusų antigenams, nuo gripo hemaglutinino iki SARS-CoV-2 spyglio sričių, esančių prie viruso apvalkalo.
Yra ir praktinė nauda vakcinų atrankos darbo eigai. Nanodiskai gali veikti kaip molekulinė gaudyklė, surenkanti B ląsteles ir antikūnus, atpažįstančius antigeną su membranos kontekstu. Eksperimentai, kurie anksčiau truko mėnesį, gali būti sutrumpinti iki savaitės, pagreitindami procesą nuo kandidato projektavimo iki lyginamojo įvertinimo. Komandoms, kurios skuba išbandyti daugybę konstrukcijų, toks greitis turi reikšmės.
Platforma pati nėra vakcina; ji yra tik tiklesnis žiūros taškas, per kurį projektuojamos vakcinos.
Šios sistemos kūrimui reikėjo sujungti esamus komponentus: lipidų chemiją, baltymų inžineriją ir vaizdinimą į pakartojamą, mastelio atžvilgiu pritaikomą paketą. Būtent ši integracija paverčia įdomų laboratorinį triuką į naudojamą tyrimų įrankį. Nauda yra tiek konceptuali, tiek praktinė: netikėti antikūnų pėdsakai tampa matomi, o juos galima naudoti kaip šablonus naujos kartos imunogenams.
Mokslas dažnai žengia į priekį, kai nustojame supaprastinti realybę patogumui ir pradedame atkartoti jos netvarkingas detales. Nanodiskai atlieka būtent tai membranai prijungtiems virusų baltymams. Jie atkuria prarastą kontekstą ir taip atskleidžia, kodėl kai kurie antikūnai sėkmingi ten, kur kiti nepavyksta. Vakcinų kūrėjams, siekiantiems plataus ir ilgalaikio apsaugos lygio, kurį gamtoje retai matome, toks papildomas kontekstas gali būti skirtumas tarp spėjimo ir sąmoningo projektavimo.
Įsivaizduokite, kad imunininkams suteikiama sąžiningesnė veidrodė, rodanti, kaip virusas iš tikrųjų atrodo imuninės sistemos akimis, o ne suvaidinta imitacija. Kitas žingsnis bus išversti šiuos struktūrinius atradimus į imunogenus, kurie patikimai sukelia dabar beprecedentiniu detalumu matomus apsauginius antikūnus.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą