Houd het nieuwe coronavirus één keer voor de gek en het kan geen infectie van cellen veroorzaken, nieuw onderzoek suggereert.

Wetenschappers hebben eiwitfragmenten ontwikkeld, peptiden genaamd, die precies passen in een groef op het SARS-CoV-2 Spike-eiwit dat het normaal gesproken zou gebruiken om toegang te krijgen tot een gastheercel. Deze peptiden misleiden het virus effectief tot "handen schudden" met een replica in plaats van met het eigenlijke eiwit op het celoppervlak dat het virus binnenlaat.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het nieuwe coronavirus zich bindt aan een receptoreiwit op het oppervlak van een doelcel, ACE2 genaamd. Deze receptor bevindt zich op bepaalde typen menselijke cellen in de long- en neusholte, het verstrekken van SARS-CoV-2 veel toegangspunten om het lichaam te infecteren.

Voor dit werk, Wetenschappers van de Ohio State University hebben peptiden ontworpen en getest die voldoende op ACE2 lijken om het coronavirus te overtuigen zich eraan te binden. een actie die het vermogen van het virus om daadwerkelijk in de cel te komen blokkeert.

"Ons doel is dat elke keer dat SARS-CoV-2 in contact komt met de peptiden, het virus wordt geïnactiveerd. Dit komt omdat het virus Spike-eiwit al gebonden is aan iets dat het moet gebruiken om aan de cel te binden, " zei Amit Sharma, co-hoofdauteur van de studie en assistent-professor veterinaire biowetenschappen aan de Ohio State. "Om dit te doen, we moeten het virus zien te krijgen nu het nog buiten de cel is."

Het team van de staat Ohio overweegt deze vervaardigde peptiden af ​​te leveren in een neusspray of een ontsmettingsmiddel voor aerosoloppervlakken, onder andere toepassingen, om circulerende SARS-CoV-2-toegangspunten te blokkeren met een middel dat hun toegang tot doelcellen verhindert.

"Met de resultaten die we met deze peptiden hebben gegenereerd, we zijn goed gepositioneerd om stappen te zetten in productontwikkeling, " zei Ross Larue, co-lead auteur en onderzoeksassistent-professor in de farmacie en farmacologie aan de Ohio State.

De studie is gepubliceerd in het januarinummer van het tijdschrift Bioconjugaatchemie .

SARS-CoV-2, net als alle andere virussen, vereist toegang tot levende cellen om schade aan te richten - virussen kapen celfuncties om kopieën van zichzelf te maken en infecties te veroorzaken. Zeer snelle virusreplicatie kan het gastheersysteem overweldigen voordat immuuncellen een effectieve verdediging kunnen opbrengen.

Een van de redenen waarom dit coronavirus zo besmettelijk is, is omdat het zich zeer stevig aan de ACE2-receptor bindt. die overvloedig aanwezig is op cellen bij mensen en sommige andere soorten. Het Spike-eiwit op het SARS-CoV-2-oppervlak dat het meest herkenbare kenmerk is geworden, is ook van fundamenteel belang voor het succes ervan bij het hechten aan ACE2.

Recente ontwikkelingen in het kristalliseren van eiwitten en microscopie hebben het mogelijk gemaakt om computerbeelden te maken van specifieke eiwitstructuren, alleen of in combinatie, bijvoorbeeld wanneer ze aan elkaar binden.

Sharma en zijn collega's hebben beelden van het SARS-CoV-2 Spike-eiwit en ACE2 nauwkeurig onderzocht. inzoomen op hoe hun interacties precies plaatsvinden en welke verbindingen nodig zijn om de twee eiwitten op hun plaats te laten vergrendelen. Ze merkten een spiraalvormige lintachtige staart op ACE2 op als het brandpunt van de bevestiging, die het startpunt werd voor het ontwerpen van peptiden.

"De meeste peptiden die we hebben ontworpen, zijn gebaseerd op het lint dat contact maakt met de Spike, " zei Sharma, die ook een faculteitsaanstelling heeft in microbiële infectie en immuniteit. "We hebben ons gericht op het creëren van de kortst mogelijke peptiden met zo min mogelijk essentiële contacten."

Het team testte verschillende peptiden als "competitieve remmers" die niet alleen veilig konden binden met SARS-CoV-2 Spike-eiwitten, maar ook voorkomen of verlagen van virale replicatie in celculturen. Twee peptiden, een met de minimale contactpunten en een andere grotere, waren effectief in het verminderen van SARS-CoV-2-infectie in celonderzoeken in vergelijking met controles.

Sharma beschreef deze bevindingen als het begin van een productontwikkelingsproces dat zal worden voortgezet door het team van virologen en farmaceutisch chemici die aan dit werk zullen samenwerken.

"We hanteren een meersporenaanpak, " zei Sharma. "Met deze peptiden, we hebben de minimale contacten geïdentificeerd die nodig zijn om het virus te inactiveren. In de toekomst zijn we van plan ons te concentreren op het ontwikkelen van aspecten van deze technologie voor therapeutische doeleinden.

"Het doel is om het virus effectief en krachtig te neutraliseren, en nu, door de opkomst van varianten, we zijn geïnteresseerd in het beoordelen van onze technologie tegen de opkomende mutaties."