Durchbruch in der Coronavirus-Forschung
Neue 3D-Darstellung zur Unterstützung des Impfstoffdesigns
Forscher der University of Texas at Austin und der National Institutes of Health haben einen entscheidenden Durchbruch bei der Entwicklung eines Impfstoffs für das neue Coronavirus 2019 erzielt, indem sie die erste 3D-Karte im atomaren Maßstab des Teils des Virus erstellt haben, der sich an menschliche Zellen anlagert und diese infiziert.
Dies ist eine 3D-Darstellung im atomaren Maßstab oder eine Molekularstruktur des 2019-nCoV-Spike-Proteins. Das Protein nimmt zwei verschiedene Formen an, die so genannten Konformationen - eine vor der Infektion einer Wirtszelle und eine weitere während der Infektion. Diese Struktur stellt das Protein dar, bevor es eine Zelle infiziert, die so genannte Präfusionskonformation.
Jason McLellan/Univ. of Texas at Austin
Die Kartierung dieses Teils, des so genannten Spike-Proteins, ist ein wesentlicher Schritt, damit Forscher auf der ganzen Welt Impfstoffe und antivirale Medikamente zur Bekämpfung des Virus entwickeln können.
Das wissenschaftliche Team arbeitet auch an einem verwandten lebensfähigen Impfstoffkandidaten, der aus der Forschung hervorgeht.
Jason McLellan, außerordentlicher Professor an der UT Austin, der die Forschung leitete, und seine Kollegen haben viele Jahre damit verbracht, andere Coronaviren zu studieren, darunter SARS-CoV und MERS-CoV. Sie hatten bereits Methoden entwickelt, um Coronavirus-Spike-Proteine in eine Form zu bringen, die sie leichter zu analysieren und effektiv zu Impfstoffkandidaten zu machen. Diese Erfahrung verschaffte ihnen einen Vorteil gegenüber anderen Forschungsteams, die das neuartige Virus untersuchen.
"Sobald wir wussten, dass es sich um ein Coronavirus handelt, hatten wir das Gefühl, dass wir uns darauf stürzen mussten", sagte McLellan, "denn wir könnten einer der ersten sein, die diese Struktur erhalten. Wir wussten genau, welche Mutationen wir einsetzen mussten, denn wir haben bereits für eine Reihe anderer Coronaviren gezeigt, dass diese Mutationen funktionieren".
Der Großteil der Forschung wurde von den Mit-Erstautoren der Studie, dem Doktoranden Daniel Wrapp und dem wissenschaftlichen Mitarbeiter Nianshuang Wang, beide an der UT Austin, durchgeführt.
Nur zwei Wochen nach Erhalt der Genomsequenz des Virus von chinesischen Forschern hatte das Team Proben ihres stabilisierten Spike-Proteins entworfen und hergestellt. Es dauerte etwa 12 weitere Tage, um die 3D-Karte des Spike-Proteins im atomaren Maßstab, die als Molekularstruktur bezeichnet wird, zu rekonstruieren und ein Manuskript bei Science einzureichen, das den Peer-Review-Prozess beschleunigte. Die vielen Schritte in diesem Prozess würden normalerweise Monate dauern.
Ausschlaggebend für den Erfolg war die hochmoderne Technologie, die als kryogene Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) im neuen Sauer-Labor für Strukturbiologie von UT Austin bekannt ist. Kryo-EM ermöglicht es Forschern, 3D-Modelle von Zellstrukturen, Molekülen und Viren im atomaren Maßstab zu erstellen.
"Wir waren am Ende die Ersten, was zum Teil auf die Infrastruktur des Sauer-Labors zurückzuführen ist", sagte McLellan. "Sie unterstreicht die Bedeutung der Finanzierung von Einrichtungen der Grundlagenforschung."
Das Molekül, das das Team hergestellt und für das sie eine Struktur erhalten haben, stellt nur den extrazellulären Teil des Spike-Proteins dar, aber es reicht aus, um eine Immunantwort beim Menschen auszulösen und damit als Impfstoff zu dienen.
Als nächstes plant McLellans Team, ihr Molekül zu verwenden, um eine weitere Angriffslinie gegen das Virus, das COVID-19 verursacht, zu verfolgen, wobei das Molekül als "Sonde" verwendet wird, um natürlich produzierte Antikörper von Patienten zu isolieren, die mit dem neuartigen Coronavirus infiziert und erfolgreich geheilt wurden. In ausreichend großen Mengen könnten diese Antikörper bei der Behandlung einer Coronavirusinfektion kurz nach der Exposition helfen. So könnten die Antikörper beispielsweise Soldaten oder Mitarbeiter des Gesundheitswesens schützen, die in ein Gebiet mit hohen Infektionsraten zu kurzfristig geschickt werden, als dass die Immunität durch einen Impfstoff wirksam werden könnte.
Barney Graham, stellvertretender Direktor des Vaccine Research Center (VRC) des NIH in Bethesda, Maryland, half bei der Überwachung der Experimente und der Mitverfassung des Manuskripts.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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