Poszukiwanie słabych punktów wspólnych dla trzech śmiertelnych koronawirusów
W ciągu ostatnich dwudziestu lat świat musiał zmierzyć się z trzema śmiertelnymi dla człowieka koronawirusami. Były to SARS-CoV-1, MERS-CoV i najmłodszy z nich SARS-CoV-2. Zanim pojawiły się choroby wywoływane przez te właśnie wirusy, ludzkie koronawirusy kojarzono zazwyczaj z łagodnymi chorobami układu oddechowego. Rosnąca liczba ofiar śmiertelnych pandemii COVID-19 doprowadziła do podjęcia globalnych działań na rzecz opracowania nowych szczepionek i terapii. Wciąż jednak nie mamy skutecznego leku na COVID-19, a jeśli wirus SARS-CoV-2 będzie dalej mutował, znalezienie skutecznej terapii może okazać się jeszcze trudniejsze. Międzynarodowy zespół złożony z niemal 200 naukowców z 44 instytucji akademickich i prywatnych z Francji, Niemiec, Włoch, Zjednoczonego Królestwa i Stanów Zjednoczonych przeprowadził badania nad trzema wymienionymi wyżej śmiertelnymi koronawirusami. Zespół badaczy przeanalizował SARS-CoV-2, SARS-CoV-1 i MERS-CoV, by zidentyfikować mechanizmy molekularne koronawirusów, a także dobrze rokujące docelowe miejsca działania różnych leków blokujących koronawirusy. „To szeroko zakrojone międzynarodowe badanie jako pierwsze rzuca światło na podobieństwa i, co najważniejsze, na słabe punkty koronawirusów, w tym także wirusa SARS-CoV-2 odpowiadającego za aktualną pandemię”, zauważa Nevan Krogan, główny badacz z Instytutu Bionauk Ilościowych na Uniwersytecie w Kalifornii, w komunikacie prasowym(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opublikowanym na stronie agencji Associated Press. Wyniki badań zostały przedstawione w artykule(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opublikowanym w czasopiśmie „Science”.
Strategie badawcze
By w holistycznym ujęciu przedstawić to, jak wyglądają interakcje SARS-CoV-2 i innych koronawirusów z zainfekowanymi komórkami gospodarza, badacze posłużyli się wiedzą z zakresu proteomiki, biologii komórek, wirusologii, genetyki, biologii strukturalnej i biochemii, a także danymi klinicznymi i genomicznymi. Naukowcy rozszerzyli swoją mapę oddziaływań między białkami gospodarza a białkami wirusowymi o informacje dotyczące SARS-CoV-2, dzięki czemu odwzorowali pełny interaktom – czyli komplet oddziaływań cząsteczkowych – wirusów SARS-CoV-1 i MERS-CoV. Przeanalizowali również lokalizację komórkową pojedynczo eksprymowanych białek koronawirusa, by uzyskać kluczowe informacje o ich funkcjonowaniu. Następnie przeprowadzili funkcjonalne genetyczne badania przesiewowe w celu zidentyfikowania białek gospodarza, które mogą uniemożliwiać koronawirusom rozprzestrzenianie się wewnątrz ludzkiego organizmu. Jednym ze zidentyfikowanych białek było białko Tom70 z zewnętrzną błoną mitochondrialną, które oddziałuje z białkiem Orf9b wirusów SARS-CoV-1 i SARS-CoV-2. Wykorzystując dane o rachunkach medycznych, badacze zidentyfikowali 738 933 pacjentów leczonych na COVID-19. Kolejnym krokiem było powiązanie tych informacji z danymi genetycznymi pacjentów, u których potwierdzono genetycznie czynniki gospodarza, co miało pozwolić na znalezienie ważnych mechanizmów molekularnych i dobrze rokujących terapii lekowych. „Te analizy pokazują, że informacje biologiczne i molekularne mają praktyczne zastosowanie w leczeniu COVID-19 i innych chorób wirusowych”, twierdzi Pedro Beltrao, współautor badania i pracownik Europejskiego Instytutu Bioinformatyki przy Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej. „Przyglądając się różnym gatunkom, jesteśmy w stanie przewidzieć, jakie metody walki z koronawirusami mogą być skuteczne podczas aktualnej pandemii, co naszym zdaniem ułatwi leczenie także w wypadku nowych koronawirusów w przyszłości”, dodaje Beltrao, którego wcześniejsze prace realizowane w ramach finansowanego przez UE projektu PhosFunc zostały wykorzystane w opisywanym badaniu. Kolejnym współautorem badania, który ma już na swoim koncie powiązany projekt, również zrealizowany dzięki wsparciu UE, jest Marco Vignuzzi, naukowiec z Instytutu Pasteura i główny badacz unijnych projektów RNAVIRUSPOPDIVNVAX i 1toStopVax. Celem projektu RNAVIRUSPOPDIVNVAX (RNA virus population diversity, virulence, attenuation and vaccine development) było monitorowanie ewolucji wirusa przy użyciu głębokiego sekwencjonowania i strategii obliczeniowych. Z kolei w ramach projektu 1toStopVax (RNA virus attenuation by altering mutational robustness) przeprowadzono badania demonstracyjne dotyczące nieempirycznej metody osłabiania wirusów RNA. Wynikiem projektu PhosFunc (Dissecting the functional importance of eukaryotic protein phosphorylation) było natomiast opracowanie genetycznych strategii badania funkcjonalnego znaczenia fosforylacji w drożdżach. Więcej informacji: strona projektu RNAVIRUSPOPDIVNVAX(odnośnik otworzy się w nowym oknie) strona projektu 1toStopVax(odnośnik otworzy się w nowym oknie) strona projektu PhosFunc(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
Słowa kluczowe
RNAVIRUSPOPDIVNVAX, 1toStopVax, PhosFunc, SARS-CoV-2, koronawirus, COVID-19