Nieuwe studie kan leiden tot effectievere en krachtigere COVID-19-vaccins

Dit was een grote onderneming omdat veel onderzoekstechnieken moeilijk aan te passen zijn voor hoge inperkingsniveaus [zoals BSL-3]. De algemene onderzoekspijplijn voor coronavirus die we bij de NEIDL hebben gecreëerd, en de steun van ons hele NEIDL-team, heeft ons op weg geholpen."

Mohsan Saeed, Studie co-corresponderende auteur en vrologist, Nationale laboratoria voor opkomende infectieziekten

Saeed raakte betrokken nadat hij werd benaderd door experts op het gebied van genetische sequencing van het Broad Institute, computationele genetici Pardis Sabeti en Shira Weingarten-Gabbay. Ze hoopten fragmenten van SARS-CoV-2 te identificeren die de T-cellen van het immuunsysteem activeren.

"De opkomst van virale varianten, een actief onderzoeksgebied in mijn lab, is een grote zorg voor de ontwikkeling van vaccins, " zegt Sabeti, een leider in het Infectious Disease and Microbiome Program van het Broad Institute. Ze is ook hoogleraar systeembiologie aan de Harvard University, organisme en evolutionaire biologie, en immunologie en infectieziekten, evenals een onderzoeker van het Howard Hughes Medical Institute.

"We kwamen meteen in actie omdat mijn laboratorium [reeds] menselijke cellijnen had gegenereerd die gemakkelijk konden worden geïnfecteerd met SARS-CoV-2, ", zegt Saeed. De inspanningen van de groep werden geleid door twee leden van het Saeed-lab:Da-Yuan Chen, een postdoctoraal medewerker, en Hasahn Conway, een laborant.

Vanaf het begin van de COVID-pandemie begin 2020, wetenschappers over de hele wereld kenden de identiteit van 29 eiwitten geproduceerd door het SARS-CoV-2-virus in geïnfecteerde cellen - virale fragmenten die nu het spike-eiwit vormen in sommige coronavirusvaccins, zoals de Moderna, Pfizer-BioNTech, en Johnson &Johnson-vaccins.

Later, wetenschappers ontdekten nog eens 23 eiwitten die verborgen waren in de genetische sequentie van het virus; echter, de functie van deze extra eiwitten was tot nu toe een mysterie. De nieuwe bevindingen van Saeed en zijn medewerkers onthullen - onverwacht en kritisch - dat 25 procent van de virale eiwitfragmenten die het menselijke immuunsysteem ertoe aanzetten een virus aan te vallen, afkomstig is van deze verborgen virale eiwitten.

Hoe detecteert het immuunsysteem deze fragmenten precies? Menselijke cellen bevatten moleculaire "schaar" - proteasen genoemd - die, wanneer de cellen worden binnengedrongen, hack stukjes van virale eiwitten die tijdens infectie zijn geproduceerd. Die stukjes, die interne eiwitten bevatten die worden blootgelegd door het hakproces - zoals de manier waarop de kern van een appel wordt blootgelegd wanneer de vrucht wordt gesegmenteerd - worden vervolgens naar het celmembraan getransporteerd en door speciale deuropeningen geduwd.

Daar, ze blijven buiten de cel en gedragen zich bijna als een lifter, de hulp van passerende T-cellen naar beneden zwaaien. Zodra T-cellen merken dat deze virale vlaggen door geïnfecteerde cellen steken, ze lanceren een aanval en proberen die cellen uit het lichaam te verwijderen. En deze T-celreactie is niet onbelangrijk – Saeed zegt dat er verbanden zijn tussen de kracht van deze reactie en het al dan niet ontwikkelen van een ernstige ziekte bij mensen die besmet zijn met het coronavirus.

"Het is vrij opmerkelijk dat zo'n sterke immuunsignatuur van het virus afkomstig is uit regio's [van de genetische sequentie van het virus] waar we blind voor waren, " zegt Weingarten-Gabby, hoofdauteur van het artikel en postdoctoraal onderzoeker in het Sabeti-lab. "Dit is een treffende herinnering dat door nieuwsgierigheid gedreven onderzoek aan de basis ligt van ontdekkingen die de ontwikkeling van vaccins en therapieën kunnen transformeren."

"Onze ontdekking ... kan helpen bij de ontwikkeling van nieuwe vaccins die de reactie van ons immuunsysteem op het virus nauwkeuriger zullen nabootsen, ' zegt Sabeti.

T-cellen vernietigen niet alleen geïnfecteerde cellen, maar onthouden ook de vlaggen van het virus zodat ze een aanval kunnen lanceren, sterker en sneller, de volgende keer dat dezelfde of een andere variant van het virus verschijnt. Dat is een cruciaal voordeel, omdat Saeed en zijn medewerkers zeggen dat het coronavirus het vermogen van de cel om immuunhulp in te roepen lijkt te vertragen.

"Dit virus wil zo lang mogelijk onopgemerkt blijven door het immuunsysteem, " zegt Saeed. "Zodra het wordt opgemerkt door het immuunsysteem, het zal worden geëlimineerd, en dat wil het niet."

Op basis van hun bevindingen, Saeed zegt, een nieuw vaccinrecept, waarin enkele van de nieuw ontdekte interne eiwitten zijn opgenomen die het SARS-CoV-2-virus vormen, zou effectief zijn bij het stimuleren van een immuunrespons die in staat is een breed scala aan nieuw opkomende coronavirusvarianten aan te pakken. En gezien de snelheid waarmee deze varianten over de hele wereld blijven verschijnen, een vaccin dat bescherming kan bieden tegen alle van hen zou een game changer zijn.

• Onderzoek toont aan hoe een specifieke darmbacterie het immuunsysteem van baby's beïnvloedt
• Darmmicrobioom beïnvloedt de ernst van een beroerte en functionele beperkingen na een beroerte