A transzmissziós elektronmikroszkópos képen a COVID-19-et okozó SARS-CoV-2 vírus látható, amelyet egy amerikai betegből izoláltak. A vírusrészecskék a laboratóriumban tenyésztett sejtek felszínéről emelkednek ki. A vírusrészecskék külső szélén lévő tüskék adják a koronavírusok koronaszerű elnevezését.NIAID-RML

2019 végén a kínai Wuhanból érkeztek az első jelentések egy ismeretlen légúti fertőzésről – egyes esetekben halálos kimenetelű -. A fertőzés forrását gyorsan egy új koronavírusként azonosították, amely rokonságban áll azokkal, amelyek 2002-2004 között a súlyos akut légúti szindróma (SARS) és 2012-ben a közel-keleti légúti szindróma (MERS) kitöréseit okozták.

Az Egészségügyi Világszervezet az új vírus, a COVID-19 által okozott betegséget nemzetközi aggodalomra okot adó közegészségügyi vészhelyzetnek nyilvánította. 2020 március elejére az új koronavírus – amelyet most SARS-CoV-2 néven emlegetnek – világszerte több mint 90 000 embert fertőzött meg, és legalább 3100 ember halálát okozta.

A többi koronavírushoz hasonlóan a SARS-CoV-2 részecskéi gömb alakúak, és a felszínükből tüskéknek nevezett fehérjék állnak ki. Ezek a tüskék megtapadnak az emberi sejteken, majd olyan szerkezeti változáson mennek keresztül, amely lehetővé teszi, hogy a vírusmembrán összeolvadjon a sejtmembránnal. A vírusgének ezután bejutnak a gazdasejtbe, hogy lemásolódjanak, és újabb vírusokat termeljenek. A legújabb munkák azt mutatják, hogy a 2002-es SARS-járványt okozó vírushoz hasonlóan a SARS-CoV-2 tüskék az emberi sejtek felszínén lévő angiotenzin-konvertáló enzim 2 (ACE2) nevű receptorokhoz kötődnek.

A gyors kutatási előrelépés elősegítése érdekében az új koronavírus genomszekvenciáját kínai tudósok nyilvánosságra hozták. Az Austin-i Texasi Egyetem Dr. Jason McLellan laboratóriumának és az NIAID Vakcinakutató Központ (VRC) tudósait is magában foglaló együttműködő csoport izolálta a genom egy olyan darabját, amelyről a rokon koronavírusok szekvenciái alapján azt jósolták, hogy a tüskés fehérjét kódolja. A csoport ezután tenyésztett sejtek segítségével nagy mennyiségű fehérjét állított elő az elemzéshez.

A SARS-CoV-2 spike protein atomi szintű szerkezete. A receptorkötő domén, a spike-nak a gazdasejthez kötődő része zölddel van színezve. UT Austin, McLellan Lab

A tanulmányt részben az NIH Nemzeti Allergia- és Fertőző Betegségek Intézete (NIAID) finanszírozta. Az eredményeket 2020. február 19-én tették közzé a Science című folyóiratban.

A kutatók a krio-elektronmikroszkópia nevű technikát használták, hogy részletes képeket készítsenek a tüskefehérje szerkezetéről. Ennek során a vírusrészecskéket lefagyasztják, és nagy energiájú elektronok áramát lövik át a mintán, hogy több tízezer képet készítsenek. Ezeket a képeket ezután kombinálják, hogy részletes 3D-s képet kapjanak a vírusról.

A kutatók megállapították, hogy a SARS-CoV-2 spike 10-20-szor nagyobb valószínűséggel kötődik az ACE2-hez az emberi sejteken, mint a 2002-es SARS-vírusból származó spike. Ez lehetővé teheti, hogy a SARS-CoV-2 könnyebben terjedjen emberről emberre, mint a korábbi vírus.

A két vírus tüskéi közötti szekvencia- és szerkezeti hasonlóságok ellenére a 2002-es SARS-vírus elleni három különböző antitest nem tudott sikeresen kötődni a SARS-CoV-2 tüskefehérjéhez. Ez arra utal, hogy a lehetséges vakcina- és antitest-alapú kezelési stratégiáknak az új vírusra egyedieknek kell lenniük.

“Reméljük, hogy ezek az eredmények segíteni fogják a COVID-19 elleni vakcinajelöltek megtervezését és a kezelések kifejlesztését” – mondta Dr. Barney Graham, a VRC igazgatóhelyettese.

A kutatók jelenleg a SARS-CoV-2 tüskefehérjét célzó vakcinajelölteken dolgoznak. Azt is remélik, hogy a tüskefehérjét felhasználhatják az új koronavírus okozta fertőzésből felépült emberekből származó antitestek izolálására. Ha nagy mennyiségben állítanak elő ilyen antitesteket, azokat potenciálisan fel lehetne használni az új fertőzések kezelésére, mielőtt a vakcina rendelkezésre állna. Emellett az NIH kutatói a vírus kezelésének más megközelítéseit is vizsgálják.