Om de hoge mate van mutatie van hiv te bestrijden, Gaiha en Elizabeth Rossin, MD, doctoraat, een Retina Fellow bij Massachusetts Eye and Ear, een lid van Mass General Brigham, ontwikkelde een aanpak die bekend staat als structuurgebaseerde netwerkanalyse. Hiermee, ze kunnen virale stukjes identificeren die beperkt zijn, of beperkt, van mutatie. Veranderingen in mutatiegebonden epitopen zijn zeldzaam, omdat ze ervoor kunnen zorgen dat het virus zijn vermogen om te infecteren en te repliceren verliest, waardoor het in wezen niet in staat is zichzelf te verspreiden.
Toen de pandemie begon, Gaiha zag onmiddellijk een kans om de principes van hiv-structuurgebaseerde netwerkanalyse toe te passen op SARS-CoV-2, het virus dat COVID-19 veroorzaakt. Hij en zijn team redeneerden dat het virus waarschijnlijk zou muteren, mogelijk op manieren waardoor het zou kunnen ontsnappen aan zowel natuurlijke als vaccin-geïnduceerde immuniteit. Met behulp van deze aanpak, het team identificeerde mutatie-beperkte SARS-CoV-2-epitopen die kunnen worden herkend door immuuncellen die bekend staan als T-cellen. Deze epitopen zouden dan in een vaccin kunnen worden gebruikt om T-cellen te trainen, beschermende immuniteit bieden. Onlangs gepubliceerd in Cel , dit werk benadrukt de mogelijkheid van een T-celvaccin dat brede bescherming zou kunnen bieden tegen nieuwe en opkomende varianten van SARS-CoV-2 en andere SARS-achtige coronavirussen.
Vanaf de vroegste stadia van de COVID-19-pandemie, het team wist dat het noodzakelijk was om zich voor te bereiden op mogelijke toekomstige mutaties. Andere laboratoria hadden al de eiwitstructuren (blauwdrukken) van ongeveer 40% van het SARS-CoV-2-virus gepubliceerd, en studies gaven aan dat patiënten met een robuuste T-celrespons, specifiek een CD8+ T-celrespons, hadden een grotere kans om een COVID-19-infectie te overleven.
Gaiha's team wist dat deze inzichten konden worden gecombineerd met hun unieke aanpak:het netwerkanalyseplatform om mutatie-beperkte epitopen te identificeren en een test die ze zojuist hadden ontwikkeld, een rapport waarover momenteel in druk is op Mobiele rapporten , om epitopen te identificeren die met succes werden aangevallen door CD8+ T-cellen in met HIV geïnfecteerde individuen. Door deze vooruitgang toe te passen op het SARS-CoV-2-virus, ze identificeerden 311 sterk genetwerkte epitopen in SARS-CoV-2 die waarschijnlijk zowel mutatie-beperkt zijn als herkend door CD8+ T-cellen.
Deze sterk genetwerkte virale epitopen zijn verbonden met vele andere virale delen, die waarschijnlijk een vorm van stabiliteit aan het virus biedt. Daarom, het is onwaarschijnlijk dat het virus structurele veranderingen tolereert in deze sterk genetwerkte gebieden, waardoor ze resistent zijn tegen mutaties."
Anusha Nathan, medische student in het Harvard-MIT Health Sciences and Technology-programma en co-eerste auteur van de studie
Je kunt de structuur van een virus zien als het ontwerp van een huis, legt Nathan uit. De stabiliteit van een huis hangt af van een paar vitale elementen, als steunbalken en een fundering, die aansluiten op en ondersteunen van de rest van de structuur van het huis. Het is daarom mogelijk om de vorm of grootte van elementen zoals deuren en ramen te veranderen zonder het huis zelf in gevaar te brengen. Wijzigingen in structurele elementen, zoals steunbalken, echter, zijn veel risicovoller. In biologische termen, deze steunbalken zouden mutaties beperken - elke significante verandering in grootte of vorm zou de structurele integriteit van het huis in gevaar brengen en zou gemakkelijk kunnen leiden tot instorting.
Sterk genetwerkte epitopen in een virus fungeren als steunbalken, verbinden met vele andere delen van het virus. Mutaties in dergelijke epitopen kunnen het vermogen van het virus om te infecteren, repliceren, en uiteindelijk overleven. Deze sterk genetwerkte epitopen, daarom, zijn vaak identiek, of bijna identiek, tussen verschillende virale varianten en zelfs tussen nauw verwante virussen in dezelfde familie, waardoor ze een ideaal doelwit voor vaccins zijn.
Het team bestudeerde de geïdentificeerde 311 epitopen om te vinden die beide in grote hoeveelheden aanwezig waren en waarschijnlijk worden herkend door de overgrote meerderheid van het menselijke immuunsysteem. Ze eindigden met 53 epitopen, die elk een potentieel doelwit vormen voor een breed beschermend T-celvaccin. Aangezien patiënten die hersteld zijn van een COVID-19-infectie een T-celrespons hebben, het team was in staat om hun werk te verifiëren door te kijken of hun epitopen dezelfde waren als die welke een T-celrespons hadden uitgelokt bij patiënten die hersteld waren van COVID-19. De helft van de onderzochte herstelde COVID-19-patiënten had T-celreacties op sterk genetwerkte epitopen die door het onderzoeksteam waren geïdentificeerd. Dit bevestigde dat de geïdentificeerde epitopen een immuunreactie konden induceren, waardoor ze veelbelovende kandidaten zijn voor gebruik in vaccins.
"Een T-celvaccin dat zich effectief richt op deze sterk genetwerkte epitopen, " zegt Rossin, die ook een co-eerste auteur van de studie is, "zou mogelijk langdurige bescherming kunnen bieden tegen meerdere varianten van SARS-CoV-2, inclusief toekomstige varianten."
Tegen deze tijd, het was februari 2021, meer dan een jaar in de pandemie, en nieuwe varianten van zorg verschenen over de hele wereld. Als de voorspellingen van het team over SARS-CoV-2 correct waren, deze varianten van zorgen hadden weinig tot geen mutaties moeten hebben in de sterk genetwerkte epitopen die ze hadden geïdentificeerd.
Het team verkreeg sequenties van de nieuw circulerende B.1.1.7 Alpha, B.1.351 Bèta, P1 Gamma, en B.1.617.2 Delta SARS-CoV-2 varianten van zorg. Ze vergeleken deze sequenties met het originele SARS-CoV-2-genoom, kruiscontrole van de genetische veranderingen tegen hun sterk genetwerkte epitopen. Opmerkelijk, van alle mutaties die ze identificeerden, er werden slechts drie mutaties gevonden die sterk genetwerkte epitopensequenties beïnvloeden, en geen van de veranderingen beïnvloedde het vermogen van deze epitopen om te interageren met het immuunsysteem.
"In eerste instantie het was allemaal voorspelling, " zegt Gaiha, een onderzoeker in de MGH-afdeling van gastro-enterologie en senior auteur van de studie. "Maar toen we onze netwerkscores vergeleken met sequenties van de varianten van zorg en de samenstelling van circulerende varianten, het was alsof de natuur onze voorspellingen bevestigde."
In dezelfde periode, mRNA-vaccins werden ingezet en immuunresponsen op die vaccins werden bestudeerd. Hoewel de vaccins een sterke en effectieve antilichaamrespons induceren, De groep van Gaiha stelde vast dat ze een veel kleinere T-celrespons hadden tegen sterk genetwerkte epitopen in vergelijking met patiënten die hersteld waren van COVID-19-infecties.
Hoewel de huidige vaccins een sterke bescherming bieden tegen COVID-19, Gaiha legt uit, het is onduidelijk of ze even sterke bescherming zullen blijven bieden naarmate er steeds meer varianten van zorg beginnen te circuleren. Deze studie, echter, laat zien dat het mogelijk is om een breed beschermend T-celvaccin te ontwikkelen dat bescherming kan bieden tegen de zorgwekkende varianten, zoals de Delta-variant, en mogelijk zelfs de bescherming uitbreiden tot toekomstige SARS-CoV-2-varianten en soortgelijke coronavirussen die kunnen ontstaan.
Als u ouder bent dan 50,
Nieuwe studie kan dodelijke infecties bij baby's helpen voorkomen
Genetica kan de samenstelling van het microbioom meer beïnvloeden dan omgevingsfactoren
Rood vlees verwisselen voor plantaardige vleesalternatieven verlaagt het cardiovasculaire risico
Vrouwen geboren met een keizersnede hebben een groter risico op obesitas en diabetes
Wetenschapper bewijst rol van microbioom bij obesitas
Colitis ulcerosa en een ontbrekende microbe in de darm
Colitis ulcerosa is een ernstig invaliderende ontstekingsziekte van de darm die leidt tot verlammende symptomen die de kwaliteit van leven ernstig kunnen beïnvloeden. Onderzoekers van de Stanford Univ
Dysbiose in de darmflora kan ernstige secundaire infectie veroorzaken bij COVID-19-patiënten
Een interessante studie onder leiding van wetenschappers in de VS heeft onlangs onthuld dat de microbiële gemeenschap in de darm direct wordt beïnvloed door het ernstige acute respiratoire syndroom co
Voedsel beïnvloedt selectief darmmicroben, vindt onderzoek
Voedsel zou een rol kunnen spelen bij de vorming van de microbiële flora in de menselijke darm. Dit is keer op keer aangetoond in verschillende onderzoeken en onderzoeken. Nu hebben onderzoekers van d