Christopher Barnes se află în căutarea unui vaccin universal împotriva coronavirusului

Pictograma care citește "The SN 10 Scientists to Watch" și "Vezi lista completă a oamenilor de știință"

În ianuarie 2020, biochimistul Caltech Pamela Bjorkman a cerut voluntari pentru a ajuta la elaborarea structurilor proteinelor imune care atacă un coronavirus nou descoperit. Agentul patogen apăruse în China și provoca simptome severe asemănătoare pneumoniei la persoanele pe care le infecta. Cunoașterea aranjamentelor moleculare ale acestor anticorpi ar fi un pas important pentru dezvoltarea de medicamente pentru combaterea virusului.

Christopher Barnes, un postdoctorand care lucrează în laboratorul lui Bjorkman la structura HIV și a anticorpilor care îl vizează, a profitat de șansa de a rezolva un nou puzzle. „Am fost ca și cum, „Oh, o voi face!””. spune Barnes. La momentul respectiv, el nu era conștient de cât de urgentă avea să devină cercetarea.

Acum, suntem cu toții prea familiarizați cu SARS-CoV-2, care provoacă COVID-19 și a ucis peste 6 milioane de persoane la nivel mondial. Studiile privind structura virusului și anticorpii care îl vizează au ajutat oamenii de știință să dezvolte rapid vaccinuri și tratamente care au salvat zeci de milioane de vieți. Dar virusul continuă să se adapteze, aducând modificări proteinei spike pe care o folosește pentru a pătrunde în celule. Acest lucru i-a făcut pe cercetători să caute noi medicamente și vaccinuri actualizate.

Folosind tehnici de imagistică de înaltă rezoluție, Barnes sondează proteinele de vârf ale coronavirusului și anticorpii care le atacă. Scopul său: Găsirea unui punct slab persistent și exploatarea acestuia pentru a crea un vaccin care să funcționeze împotriva tuturor coronavirusurilor.

Cercetare remarcabilă

Echipa lui Barnes a folosit microscopia crioelectronică pentru a dezvălui structurile a opt anticorpi care opresc versiunea originală a SARS-CoV-2. Tehnica surprinde celulele, virușii și proteinele care își fac treaba prin congelare rapidă. În acest caz, echipa a izolat particule de coronavirus împletite cu proteine ale sistemului imunitar de la persoane cu COVID-19.

Anticorpii se atașaseră la patru puncte de pe domeniul de legare a receptorilor proteinei spike, sau RBD, a raportat echipa în Nature în 2020. Această regiune asemănătoare unui deget ancorează virusul de celula pe care o va infecta. Atunci când anticorpii se leagă de RBD, virusul nu se mai poate conecta la celulă.

Echipa lui Barnes a creat, de asemenea, un sistem de clasificare a anticorpilor bazat pe locația RBD în care proteinele sistemului imunitar tind să se agațe. „Acest lucru a fost foarte util pentru înțelegerea tipurilor de răspunsuri ale anticorpilor care sunt provocate de o infecție naturală”, spune biologul structural Jason McLellan, care nu a fost implicat în această lucrare, și pentru identificarea candidaților principali pentru dezvoltarea de medicamente.

„Un punct forte major al lui Chris este faptul că nu se limitează pe sine sau cercetarea sa la o singură tehnică”, spune McLellan, de la Universitatea din Texas, Austin. „El se adaptează rapid și încorporează noi tehnologii pentru a răspunde la întrebări importante din domeniu.”

De când și-a lansat propriul laborator la Stanford, Barnes și colegii săi au determinat structurile a șase anticorpi care atacă virusul original SARS-CoV-2 și variantele delta și omicron. Aceste variante sunt abilitate să eludeze anticorpii, inclusiv pe cei produși în laborator și administrați pacienților pentru a trata COVID-19.

Anticorpii recent identificați, descriși în raportul din 14 iunie Imunitate, vizează domeniul N-terminal al proteinei spike. Structurile site-urilor unde proteinele se atașează sunt aceleași în delta și omicron, ceea ce sugerează că site-urile ar putea rămâne neschimbate chiar și în variantele viitoare, spune echipa. În cele din urmă, oamenii de știință ar putea fi capabili să producă în masă anticorpi care vizează aceste situsuri pentru a fi utilizați în noi terapii.

Ce urmează

Barnes și-a îndreptat acum atenția către anticorpi care pot respinge toate coronavirusurile – de la cele care provoacă răceala comună la cele care se găsesc în animale și alte animale care au potențialul de a se răspândi la oameni.

Barnes și imunologul Davide Robbiani de la Universitatea din Lugano, Elveția, au identificat clase de anticorpi care vizează variantele din toate cele patru familii de coronavirusuri, blocând capacitatea virusurilor de a fuziona cu celulele.

Mai mult, structura unuia dintre situsurile de legare de pe proteina spike este aceeași în tot arborele familiei de coronavirusuri, spune Barnes. „Acesta este un lucru pe care nu ați dori să îl modificați pe măsură ce vă diversificați familia virală, deoarece aceasta este o componentă critică a modului în care intrați în celulă”.

Două echipe independente au identificat o acțiune la fel de largă în aceleași clase de anticorpi. Luate împreună, descoperirile sugerează că un vaccin universal împotriva coronavirusului este posibil, spune Barnes.

„Am cam descoperit cu toții acest lucru în același timp”, spune el. Echipele se gândesc acum: „Wow, acest lucru există. Așa că haideți să încercăm să facem un vaccin pan-coronavirus real, adevărat”.


Doriți să nominalizați pe cineva pentru următoarea listă SN 10? Trimiteți-i numele, afilierea și câteva fraze despre el și activitatea sa la [email protected]