Hivin korkeaa mutaatiota vastaan torjumiseksi Gaiha ja Elizabeth Rossin, MD, PhD, a Retina Fellow Massachusetts Eye and Ear, joukkokenraali Brighamin jäsen, kehitti lähestymistavan, joka tunnetaan rakennepohjaisena verkkoanalyysinä. Tämän kanssa, he voivat tunnistaa rajoitetut viruskappaleet, tai rajoitettu, mutaatiosta. Muutokset mutaatioiden rajoittamissa epitooppeissa ovat harvinaisia, koska ne voivat saada viruksen menettämään kykynsä tarttua ja lisääntyä, oleellisesti se ei pysty levittämään itseään.
Kun pandemia alkoi, Gaiha tunnisti heti mahdollisuuden soveltaa HIV-rakennepohjaisen verkkoanalyysin periaatteita SARS-CoV-2:een, virus, joka aiheuttaa COVID-19-viruksen. Hän ja hänen tiiminsä päättivät, että virus todennäköisesti muuttuu, mahdollisesti tavalla, joka sallii sen paeta sekä luonnollista että rokotteen aiheuttamaa immuniteettia. Tätä lähestymistapaa käyttämällä tiimi tunnisti mutaatioiden rajoittamat SARS-CoV-2-epitoopit, jotka T-soluina tunnetut immuunisolut voivat tunnistaa. Näitä epitooppeja voitaisiin sitten käyttää rokotteessa T -solujen kouluttamiseen, suojaavan immuniteetin tarjoaminen. Äskettäin julkaistu vuonna Solu , Tämä työ korostaa mahdollisuutta saada T-solurokote, joka voisi tarjota laajan suojan uusia ja uusia SARS-CoV-2-muunnoksia ja muita SARS-tyyppisiä koronaviruksia vastaan.
COVID-19 -pandemian varhaisista vaiheista lähtien tiimi tiesi, että on välttämätöntä valmistautua mahdollisiin tuleviin mutaatioihin. Muut laboratoriot olivat jo julkaisseet noin 40%:n SARS-CoV-2-viruksen proteiinirakenteet (piirustukset), ja tutkimukset osoittivat, että potilaat, joilla on vahva T -soluvaste, erityisesti CD8+ T -soluvaste, selvisivät todennäköisemmin COVID-19-tartunnasta.
Gaihan tiimi tiesi, että nämä oivallukset voitaisiin yhdistää heidän ainutlaatuiseen lähestymistapaansa:verkkoanalyysialusta mutaatioiden rajoittamien epitooppien tunnistamiseksi ja juuri kehittämä määritys, raportti, joka on tällä hetkellä lehdistössä klo Soluraportit , tunnistamaan epitoopit, joihin CD8+ T-solut osuivat onnistuneesti HIV-tartunnan saaneilla yksilöillä. Soveltamalla näitä edistysaskeleita SARS-CoV-2-virukseen, he tunnistivat 311 erittäin verkottunutta epitooppia SARS-CoV-2:ssa, jotka todennäköisesti ovat sekä mutaatioiden rajoittamia että CD8+ T-solujen tunnistamia.
Nämä erittäin verkostoituneet virusepitoopit ovat yhteydessä moniin muihin virusosiin, joka todennäköisesti tarjoaa virukselle jonkinlaisen vakauden. Siksi, virus ei todennäköisesti siedä rakenteellisia muutoksia näillä erittäin verkottuneilla alueilla, tehdä niistä vastustuskykyisiä mutaatioille. "
Anusha Nathan, lääketieteen opiskelija Harvard-MIT Health Sciences and Technology -ohjelmassa ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja
Voit ajatella viruksen rakennetta, kuten talon suunnittelua, selittää Nathan. Talon vakaus riippuu muutamista tärkeistä tekijöistä, kuten tukipalkit ja perusta, jotka yhdistävät talon muuhun rakenteeseen ja tukevat sitä. Siksi on mahdollista muuttaa sellaisten ominaisuuksien muotoa tai kokoa, kuten ovet ja ikkunat, vaarantamatta itse taloa. Muutokset rakenteellisiin elementteihin, kuten tukipalkit, kuitenkin, ovat paljon riskialttiimpia. Biologisella tasolla, nämä tukipalkit olisivat mutaatioiden rajoittamia - kaikki merkittävät koon tai muodon muutokset vaarantaisivat talon rakenteellisen eheyden ja voivat helposti johtaa sen romahtamiseen.
Hyvin verkotut epitoopit viruksessa toimivat tukisäteinä, muodostaa yhteyden moniin muihin viruksen osiin. Tällaisten epitooppien mutaatiot voivat vaarantaa viruksen kyvyn tartuttaa toistaa, ja lopulta hengissä. Nämä hyvin verkostoituneet epitoopit, siksi, ovat usein identtisiä, tai lähes identtinen, eri virusvaihtoehtojen ja jopa saman perheen virusten välillä, tehden niistä ihanteellisen rokotekohteen.
Ryhmä tutki tunnistettuja 311 epitooppia löytääkseen molempia, joita oli läsnä suuria määriä ja jotka todennäköisesti tunnistavat valtaosa ihmisen immuunijärjestelmistä. He saivat 53 epitooppia, joista jokainen on mahdollinen kohde laajasti suojaavalle T -solurokotteelle. Koska COVID-19-infektiosta toipuneilla potilailla on T-soluvaste, tiimi pystyi varmistamaan työnsä näkemällä, olivatko niiden epitoopit samat kuin ne, jotka olivat aiheuttaneet T-soluvasteen potilailla, jotka olivat toipuneet COVID-19-taudista. Puolet tutkituista COVID-19-potilaista sai T-soluvasteita tutkimusryhmän tunnistamiin hyvin verkottuneisiin epitooppeihin. Tämä vahvisti, että tunnistetut epitoopit kykenivät aiheuttamaan immuunireaktion, tehdä niistä lupaavia ehdokkaita käytettäväksi rokotteissa.
"T -solurokote, joka tehokkaasti kohdistaa nämä hyvin verkottuneet epitoopit, "sanoo Rossin, joka on myös tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja, "voisi mahdollisesti tarjota pitkäaikaisen suojan useita SARS-CoV-2-variantteja vastaan, mukaan lukien tulevat versiot. "
Tähän mennessä, oli helmikuu 2021, yli vuosi pandemian jälkeen, ja uusia huolenaiheita ilmestyi ympäri maailmaa. Jos ryhmän ennusteet SARS-CoV-2:sta olivat oikein, näillä huolenaiheiden muunnelmilla olisi pitänyt olla vähän tai ei lainkaan mutaatioita tunnistamissaan erittäin verkottuneissa epitooppeissa.
Ryhmä sai sekvenssejä äskettäin levinneestä B.1.1.7 Alfa, B.1.351 Beta, P1 Gamma, ja B.1.617.2 Delta SARS-CoV-2 -muunnokset. He vertasivat näitä sekvenssejä alkuperäiseen SARS-CoV-2-genomiin, vertaamalla geneettisiä muutoksia niiden verkottuneisiin epitooppeihin. Merkittävästi, kaikista tunnistamistaan mutaatioista, vain kolmen mutaation havaittiin vaikuttavan erittäin verkottuneisiin epitooppisekvensseihin, eikä mikään muutoksista vaikuttanut näiden epitooppien kykyyn olla vuorovaikutuksessa immuunijärjestelmän kanssa.
"Aluksi kaikki oli ennustusta, "sanoo Gaiha, MGH -gastroenterologian osaston tutkija ja tutkimuksen vanhempi kirjoittaja. "Mutta kun verrattiin verkkopisteitämme huolenaiheiden varianttien sekvensseihin ja kiertävien varianttien yhdistelmään, oli kuin luonto vahvistaisi ennustuksemme. "
Samaan aikaan, mRNA -rokotteita otettiin käyttöön ja immuunivasteita näihin rokotteisiin tutkittiin. Vaikka rokotteet aiheuttavat vahvan ja tehokkaan vasta -ainevasteen, Gaihan ryhmä päätti, että heillä oli paljon pienempi T-soluvaste hyvin verkottuneita epitooppeja vastaan verrattuna potilaisiin, jotka olivat toipuneet COVID-19-infektioista.
Vaikka nykyiset rokotteet tarjoavat vahvan suojan COVID-19-tautia vastaan, Gaiha selittää, on epäselvää, tarjoavatko ne edelleen yhtä vahvaa suojaa, kun yhä useammat huolenaiheet alkavat levitä. Tämä tutkimus, kuitenkin, osoittaa, että voi olla mahdollista kehittää laajasti suojaava T -solurokote, joka voi suojata huolestuttavia muunnelmia vastaan, kuten Delta -muunnelma, ja mahdollisesti jopa laajentaa suojaa tuleviin SARS-CoV-2-variantteihin ja vastaaviin koronaviruksiin, joita saattaa ilmaantua.