Ny studie kan leda till mer effektiva och kraftfulla COVID-19-vacciner

En ny studie som tittar på hur mänskliga celler aktiverar immunsystemet som svar på SARS-CoV-2-infektion kan öppna dörren till ännu mer effektiva och kraftfulla vacciner mot coronaviruset och dess snabbt växande varianter som håller den globala pandemin ulmande.

Forskare från Boston University National Emerging Infectious Diseases Laboratories (NEIDL) och Broad Institute of MIT och Harvard säger att det är den första riktiga titt på exakt vilka typer av "röda flaggor" människokroppen använder för att ta hjälp av T-celler-mördare skickas av immunsystemet för att förstöra infekterade celler.

Tills nu, COVID -vacciner har fokuserats på att aktivera en annan typ av immuncell, B -celler, som är ansvariga för att skapa antikroppar. Att utveckla vacciner för att aktivera den andra delen av immunsystemet-T-cellerna-kan dramatiskt öka immuniteten mot coronavirus, och viktigare, dess varianter.

I deras fynd, publicerad i Cell , forskarna säger att nuvarande vacciner kan sakna några viktiga bitar av viralt material som kan utlösa ett holistiskt immunsvar i människokroppen. Baserat på den nya informationen, "företag bör omvärdera sina vaccinkonstruktioner, "säger Mohsan Saeed, en NEIDL-virolog och motsvarande författare till tidningen.

Saeed, en biträdande professor i biokemi vid BU School of Medicine, utförde experiment på mänskliga celler infekterade med coronavirus. Han isolerade och identifierade de saknade bitarna av SARS-CoV-2-proteiner inuti ett av NEIDL:s biosäkerhetsnivå 3 (BSL-3) laboratorier.

Detta var ett stort företag eftersom många forskningstekniker är svåra att anpassa för höga inneslutningsnivåer [t.ex. BSL-3]. Den övergripande forskningsrörledning för coronavirus vi har skapat vid NEIDL, och stödet från hela vårt NEIDL -team, har hjälpt oss på vägen. "

Mohsan Saeed, Studera motsvarande författare och Vrologist, National Emerging Infectious Diseases Laboratories

Saeed blev involverad efter att han kontaktades av experter på genetisk sekvensering vid Broad Institute, beräkningsgenetiker Pardis Sabeti och Shira Weingarten-Gabbay. De hoppades kunna identifiera fragment av SARS-CoV-2 som aktiverar immunsystemets T-celler.

"Framväxten av virala varianter, ett aktivt forskningsområde i mitt labb, är ett stort bekymmer för vaccinutveckling, säger Sabeti, en ledare i Broad Institutes program för infektionssjukdomar och mikrobiomer. Hon är också professor i systembiologi vid Harvard University, organism och evolutionär biologi, och immunologi och infektionssjukdom, samt en Howard Hughes Medical Institute -utredare.

"Vi gick in i full handling direkt eftersom mitt laboratorium [redan] hade genererat mänskliga cellinjer som lätt kunde infekteras med SARS-CoV-2, "Säger Saeed. Gruppens ansträngningar leddes av två medlemmar i Saeed-labbet:Da-Yuan Chen, en postdoktor, och Hasahn Conway, en labtekniker.

Från början av COVID -pandemin i början av 2020, forskare runt om i världen visste identiteten hos 29 proteiner som produceras av SARS-CoV-2-virus i infekterade celler-virusfragment som nu utgör spikproteinet i vissa coronavirusvacciner, som Moderna, Pfizer-BioNTech, och Johnson &Johnson -vacciner.

Senare, forskare upptäckte ytterligare 23 proteiner gömda i virusets genetiska sekvens; dock, funktionen av dessa ytterligare proteiner var ett mysterium tills nu. De nya fynden från Saeed och hans medarbetare avslöjar-oväntat och kritiskt-att 25 procent av de virala proteinfragmenten som triggar det mänskliga immunsystemet att attackera ett virus kommer från dessa dolda virala proteiner.

Hur exakt upptäcker immunsystemet dessa fragment? Mänskliga celler innehåller molekylära "saxar"-kallade proteaser-att, när cellerna invaderas, hacka bort bitar av virala proteiner som produceras under infektion. De där bitarna, innehållande inre proteiner som exponeras genom upphuggningsprocessen-som hur kärnan i ett äpple exponeras när frukten segmenteras-transporteras sedan till cellmembranet och skjuts genom speciella dörröppningar.

Där, de sticker utanför cellen och fungerar nästan som en liftare, vinkar ner hjälp av att passera T -celler. När T -celler märker att dessa virala flaggor petar genom infekterade celler, de startar en attack och försöker eliminera dessa celler från kroppen. Och detta T-cellsvar är inte obetydligt-Saeed säger att det finns kopplingar mellan styrkan i detta svar och huruvida människor som är smittade med coronavirus fortsätter att utveckla allvarlig sjukdom.

"Det är ganska anmärkningsvärt att en så stark immunsignatur av viruset kommer från regioner [i virusets genetiska sekvens] som vi var blinda för, "säger Weingarten-Gabby, tidningens huvudförfattare och postdoktor i Sabeti -labbet. "Detta är en slående påminnelse om att nyfikenhetsdriven forskning ligger till grund för upptäckter som kan förändra utvecklingen av vacciner och terapier."

"Vår upptäckt ... kan hjälpa till med utvecklingen av nya vacciner som mer exakt kan efterlikna vårt immunsystems svar på viruset, Säger Sabeti.

T -celler förstör inte bara infekterade celler utan memorerar också virusets flaggor så att de kan starta en attack, starkare och snabbare, nästa gång samma eller en annan variant av viruset dyker upp. Det är en avgörande fördel, eftersom Saeed och hans medarbetare säger att coronaviruset verkar fördröja cellens förmåga att ringa in immunhjälp.

"Detta virus vill bli oupptäckt av immunsystemet så länge som möjligt, "Saeed säger." När det väl märks av immunsystemet, det kommer att elimineras, och det vill den inte. "

Baserat på deras resultat, Saeed säger, ett nytt vaccinrecept, som innehåller några av de nyupptäckta interna proteinerna som utgör SARS-CoV-2-viruset, skulle vara effektivt för att stimulera ett immunsvar som kan hantera ett stort antal nyutvecklade coronavirusvarianter. Och med tanke på den hastighet som dessa varianter fortsätter att visas runt om i världen, ett vaccin som kan ge skydd mot dem alla skulle vara en spelväxlare.

• Studie visar hur en specifik tarmbakterie påverkar spädbarns immunsystem
• Tarmmikrobiom påverkar stroke svårighetsgrad och funktionsnedsättning efter stroke