Snímek z transmisního elektronového mikroskopu ukazuje SARS-CoV-2, virus, který způsobuje COVID-19, izolovaný z pacienta v USA. Virové částice vystupují z povrchu buněk kultivovaných v laboratoři. Hroty na vnějším okraji virových částic dávají koronavirům jejich název – korunovité. nIAID-RML

Na konci roku 2019 se z čínského Wuhanu objevily první zprávy o neznámé respirační infekci – v některých případech smrtelné. Zdroj této infekce byl rychle identifikován jako nový koronavirus, příbuzný těm, které v letech 2002-2004 způsobily propuknutí těžkého akutního respiračního syndromu (SARS) a v roce 2012 blízkovýchodního respiračního syndromu (MERS).

Světová zdravotnická organizace vyhlásila onemocnění způsobené novým virem COVID-19 za ohrožení veřejného zdraví mezinárodního významu. Do začátku března 2020 se novým koronavirem – nyní pojmenovaným SARS-CoV-2 – nakazilo více než 90 000 lidí po celém světě a nejméně 3 100 jich zemřelo.

Stejně jako ostatní koronaviry jsou částice SARS-CoV-2 kulovité a z jejich povrchu vystupují proteiny zvané hroty. Tyto hroty se zachytí na lidských buňkách a poté projdou strukturální změnou, která umožní splynutí virové membrány s buněčnou membránou. Virové geny pak mohou vstoupit do hostitelské buňky, kde se kopírují a produkují další viry. Nejnovější práce ukazují, že stejně jako virus, který způsobil epidemii SARS v roce 2002, se hroty SARS-CoV-2 vážou na receptory na povrchu lidských buněk nazývané angiotenzin konvertující enzym 2 (ACE2).

Aby se podpořil rychlý pokrok ve výzkumu, vědci v Číně zveřejnili sekvenci genomu nového koronaviru. Společný tým zahrnující vědce z laboratoře Dr. Jasona McLellana z Texaské univerzity v Austinu a Centra pro výzkum vakcín NIAID (VRC) izoloval na základě sekvencí příbuzných koronavirů část genomu, o níž se předpokládá, že kóduje jeho protein hrot. Tým pak použil kultivované buňky k produkci velkého množství proteinu pro analýzu.

Struktura SARS-CoV-2 spike proteinu na atomární úrovni. Receptorová vazebná doména, část hrotu, která se váže na hostitelskou buňku, je zbarvena zeleně. UT Austin, McLellanova laboratoř

Studii částečně financoval Národní institut pro alergie a infekční nemoci (NIAID) při NIH. Výsledky byly zveřejněny 19. února 2020 v časopise Science.

Výzkumníci použili techniku zvanou kryoelektronová mikroskopie k pořízení detailních snímků struktury proteinu hrotu. Ta spočívá ve zmrazení částic viru a vypálení proudu vysokoenergetických elektronů přes vzorek, čímž se vytvoří desítky tisíc snímků. Tyto snímky se pak zkombinují a vznikne detailní 3D zobrazení viru.

Výzkumníci zjistili, že hrot SARS-CoV-2 má 10 až 20krát větší pravděpodobnost, že se na lidské buňky naváže ACE2, než hrot viru SARS z roku 2002. To může umožňovat snadnější šíření viru SARS-CoV-2 z člověka na člověka než u dřívějšího viru.

Přes podobnost sekvence a struktury hrotů obou virů se tři různé protilátky proti viru SARS z roku 2002 nedokázaly úspěšně navázat na protein hrotu viru SARS-CoV-2.

Tři různé protilátky proti viru SARS z roku 2002 se nedokázaly úspěšně navázat na protein hrotu SARS-CoV-2. To naznačuje, že potenciální vakcíny a strategie léčby založené na protilátkách budou muset být jedinečné pro nový virus.

“Doufáme, že tato zjištění pomohou při navrhování kandidátních vakcín a vývoji léčby COVID-19,” říká Dr. Barney Graham, zástupce ředitele VRC.

Výzkumníci v současné době pracují na kandidátních vakcínách zaměřených na protein hrotu SARS-CoV-2. Doufají také, že se jim podaří využít protein spike k izolaci protilátek od lidí, kteří se zotavili z infekce novým koronavirem. Pokud by se tyto protilátky vyráběly ve velkém množství, mohly by se potenciálně použít k léčbě nových infekcí dříve, než bude k dispozici vakcína. Kromě toho se výzkumníci NIH zabývají dalšími přístupy k léčbě viru.