В отличие от других коронавирусов, которые вызывают простуду и легкие респираторные симптомы, SARS-CoV-2, возбудитель COVID-19, является высокоинфекционным и трансмиссивным. До сих пор без ответа оставались основные вопросы о том, почему SARS-CoV-2 легко поражает органы за пределами дыхательной системы, такие как мозг и сердце.
Чтобы заразить людей, SARS-CoV-2 должен сначала прикрепиться к поверхности человеческих клеток, выстилающих дыхательные или кишечные тракты. После присоединения вирус проникает в клетку, а затем реплицирует несколько своих копий.
Затем реплицированные вирусы высвобождаются, что приводит к передаче SARS-CoV-2.
Процесс прикрепления вируса к человеческим клеткам и вторжения в них осуществляется вирусным белком, называемым белком Spike. Понимание процесса, с помощью которого белок «Спайк» распознает человеческие клетки, имеет ключевое значение для разработки противовирусных методов лечения и вакцин для лечения COVID-19.
В этом революционном исследовании участвовали исследовательские группы факультета естественных наук Бристоля, профессор Питер Каллен из школы биохимии; Д-р Йохей Ямаути, доцент и вирусолог из Школы клеточной и молекулярной медицины, и д-р Борис Симонетти, старший научный сотрудник лаборатории Каллена, использовали несколько подходов, чтобы обнаружить, что SARS-CoV-2 распознает белок нейропилин-1 на поверхность человеческих клеток для облегчения вирусной инфекции.
Йохей, Борис и Пит объяснили: «Глядя на последовательность белка SARS-CoV-2 Spike, мы были поражены присутствием небольшой последовательности аминокислот, которая, по-видимому, имитировала последовательность белка, обнаруженную в человеческих белках, которые взаимодействуют с нейропилином. -1. Это привело нас к предложению простой гипотезы: может ли белок Spike SARS-CoV-2 связываться с нейропилином-1, чтобы способствовать вирусной инфекции клеток человека?? Удивительно, но, применив ряд структурных и биохимических подходов, мы смогли установить, что белок Spike SARS-CoV-2 действительно связывается с нейропилином-1.
«Как только мы установили, что белок Spike связан с нейропилином-1, мы смогли показать, что это взаимодействие способствует усилению инвазии SARS-CoV-2 в человеческие клетки, выращенные в культуре клеток. Важно отметить, что, используя моноклональные антитела – созданные в лаборатории белки, напоминающие встречающиеся в природе антитела, – или селективный препарат, блокирующий взаимодействие, мы смогли снизить способность SARS-CoV-2 инфицировать клетки человека. Это подчеркивает потенциальную терапевтическую ценность нашего открытия в борьбе с COVID-19."
Интересно то, что ученые из Технического университета Мюнхена, Германия, и Университета Хельсинки, Финляндия, независимо друг от друга обнаружили, что нейропилин-1 способствует проникновению в клетки SARS-CoV-2 и их инфекционности.
Вместе исследователи из Бристоля пришли к выводу: «Чтобы победить COVID-19, мы будем полагаться на эффективную вакцину и арсенал противовирусных терапевтических средств. Наше открытие связывания шипа SARS-CoV-2 с нейропилином-1 и его важности для вирусной инфекционности обеспечивает ранее неизвестный путь противовирусной терапии для сдерживания текущей пандемии COVID-19."
Работу по SARS-CoV-2 в Бристоле способствовали д-р Эндрю Дэвидсон и д-р Дэвид Мэтьюз, читатели по вирусологии из Школы клеточной и молекулярной медицины и Бристольского отделения UNCOVER, а также благодаря ключевому сотрудничеству с профессором Бреттом Коллинзом из Университета Квинсленда, Брисбен, Австралия, и профессор Тамбет Тисалу из Тартуского университета, Эстония.
Исследование финансировалось за счет грантов Европейского исследовательского совета, MRC, Wellcome Trust, Института профилактической медицины Листера, Института Элизабет Блэквелл и Швейцарского национального научного фонда.