Transmissionselektronmikroskopisk billede viser SARS-CoV-2, det virus, der forårsager COVID-19, som er isoleret fra en patient i USA. Viruspartikler kommer frem fra overfladen af celler, der er dyrket i laboratoriet. Piggene på den ydre kant af viruspartiklerne giver coronavirusser deres navn, kronelignende.NIAID-RML

I slutningen af 2019 dukkede de første rapporter om en ukendt luftvejsinfektion – i nogle tilfælde med dødelig udgang – op fra Wuhan i Kina. Kilden til denne infektion blev hurtigt identificeret som et nyt coronavirus, der er beslægtet med dem, der havde forårsaget udbrud af SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) fra 2002-2004 og MERS (Middle East Respiratory Syndrome) i 2012.

Verdenssundhedsorganisationen erklærede sygdommen som følge af det nye virus, COVID-19, for en folkesundhedsmæssig nødsituation af international betydning. I begyndelsen af marts 2020 havde det nye coronavirus – nu kaldet SARS-CoV-2 – inficeret mere end 90.000 mennesker på verdensplan og dræbt mindst 3.100.

Som andre coronavirusser er SARS-CoV-2-partikler sfæriske og har proteiner, der kaldes spikes, der stikker ud fra deres overflade. Disse pigge hægter sig fast på menneskelige celler og gennemgår derefter en strukturel ændring, der gør det muligt for viralmembranen at smelte sammen med cellemembranen. Virusgenerne kan derefter trænge ind i værtscellen for at blive kopieret og producere flere vira. Nyligt arbejde viser, at SARS-CoV-2-spidserne ligesom det virus, der forårsagede SARS-udbruddet i 2002, binder sig til receptorer på den menneskelige celleoverflade kaldet angiotensin-konverterende enzym 2 (ACE2).

For at støtte hurtige forskningsfremskridt har forskere i Kina frigivet genomsekvensen af det nye coronavirus til offentligheden. Et team af forskere fra Dr. Jason McLellan’s laboratorium ved University of Texas i Austin og NIAID Vaccine Research Center (VRC) isolerede et stykke af genomet, som forudsiges at kode for dets spike-protein på grundlag af sekvenser af beslægtede coronavirus. Holdet brugte derefter dyrkede celler til at producere store mængder af proteinet til analyse.

Struktur på atomniveau af SARS-CoV-2 spike-proteinet. Det receptorbindende domæne, den del af spike-proteinet, der binder sig til værtscellen, er farvet grønt. UT Austin, McLellan Lab

Undersøgelsen blev delvist finansieret af NIH’s National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID). Resultaterne blev offentliggjort den 19. februar 2020 i Science.

Forskerne brugte en teknik kaldet kryo-elektronmikroskopi til at tage detaljerede billeder af strukturen af spikeproteinet. Dette indebærer, at man fryser viruspartikler og affyrer en strøm af højenergi-elektroner gennem prøven for at skabe titusindvis af billeder. Disse billeder kombineres derefter for at give et detaljeret 3D-billede af virussen.

Forskerne fandt, at SARS-CoV-2-spikken var 10 til 20 gange mere tilbøjelig til at binde ACE2 på menneskelige celler end spikken fra SARS-virussen fra 2002. Dette kan gøre det muligt for SARS-CoV-2 at sprede sig lettere fra person til person end den tidligere virus.

Trods ligheder i sekvens og struktur mellem spikes fra de to vira kunne tre forskellige antistoffer mod SARS-virus fra 2002 ikke binde sig til SARS-CoV-2 spike-proteinet. Dette tyder på, at potentielle vaccine- og antistofbaserede behandlingsstrategier skal være unikke for den nye virus.

“Vi håber, at disse resultater vil bidrage til udformningen af kandidatvacciner og udviklingen af behandlinger for COVID-19”, siger Dr. Barney Graham, VRC’s vicedirektør.

Forskerne arbejder i øjeblikket på vaccinekandidater, der er rettet mod SARS-CoV-2 spike-proteinet. De håber også at kunne bruge spikeproteinet til at isolere antistoffer fra personer, der er kommet sig efter infektion med det nye coronavirus. Hvis sådanne antistoffer produceres i store mængder, kan de potentielt bruges til at behandle nye infektioner, før en vaccine er tilgængelig. NIH-forskere arbejder desuden på andre metoder til behandling af viruset.