ilבחר
הבית / יֶדַע / תוכן

יֶדַע

מה הסיבה למגיפה של Omicron?

Mar 23, 2022

רקע כללי

גילוי ופיתוח של Omicron

ב-26 בנובמבר 2021, ארגון הבריאות העולמי סיווג את הזן החדש של נגיף הקורונה B.1.1.529 שנמצא בדרום אפריקה כ"ווריאציה של דאגה" (VOC) החמישית וקראה לו על שמו.Omicron. 35 מוטציות מדהימות הופיעו בחלבון Spike של זן מוטנטי זה, במיוחד 15 מוטציות באזור RBD, אשר ממלא תפקיד חשוב בתהליך זיהוי הווירוס של תאי מארח, ועורר את תשומת לבם של מדענים ברחבי העולם. כתוצאה מכך,Omicronהחליף במהירות את דלתא כזן המיינסטרים במדינות רבות תוך חודשיים בלבד, והראה יכולת חזקה להתפשט. בנוסף, מחקרים הראו שאנשים שנדבקו או מחוסנים באופן טבעי עדיין יידבקוOmicron, והטיטרים של נטרול נוגדנים לאומיקרון בדגימות סרום של האוכלוסיות הנזכרות לעיל ירדו באופן משמעותי, מה שמעיד על כך שלזן המוטנטי יש חזקחֲסִיןיכולת התחמקות.

איש קשר:joanna.jia@wecistanche.com

Cistanche deserticola improve immune system, click here to get the sample

יתרונות Cistanche deserticola משפרים את המערכת החיסונית, לחץ כאן כדי לקבל את הדוגמה

Tרומז

שאלות רבות על Omicron

מהו המנגנון המולקולרי שבאמצעותו הזיהום וחֲסִיןההתחמקות של Omicron השתפרו משמעותית בהשוואה ל-WT ו-VOCs אחרים?

איך עושות 35 המוטציות ב-Omicronחלבון ספייק משפיע על הנגיף?

כיצד יש לעצב חיסונים ותרופות טיפוליות בטוחות ויעילות עבור Omicron?

ב-25 בינואר פרסם הצוות של פרופ' וואנג שיאנגשי מהמכון לביופיזיקה של האקדמיה הסינית למדעים מאמר שובר קופות שכותרתו "מאפיינים מבניים ותפקודיים של זיהומיות ושינויים.חֲסִיןהתחמקות מ-SARS-CoV-2 Variant Omicron" במגזין Cell. האנטיגן Omicron Spike Trimer והמנגנון המורכב של Spike Trimer והקולטן ACE2 שימשו כדי לענות על השאלות הנ"ל באמצעות ניתוח מבני וניסויים ביוכימיים.

במחקר זה, ACROBiosystems סיפקה ריאגנטים מחקריים חשובים ותרמה תרומה חשובה בביטוי אנטיגן ובניתוח ביוכימי. בניסוי ניתוח מבנה חלבון Omicron Spike, הפרויקט פיתח והשתמש בחלבון Spike trimer (Cat.No.SPN-C52Hz) המיוצר על ידי ACROBiosystems.

01. טרימר Omicron Spike משופר יציבות

החוקרים הביעו תחילה את ה-Omicron Spike Trimer במצב Prefusion על ידי רקומביננטי במבחנה וניתחו את המבנה של Spike Trimer באמצעות מיקרוסקופיה קריו-אלקטרון ב-pH פיזיולוגי תקין של 7.5 ו-pH אנדוזום 5.5 (איור 1). המבנה מראה שהקונפורמציה המרחבית של חלבון Omicron Spike בשתי סביבות ה-pH כמעט זהה, עם RBD אחד בקונפורמציה "למעלה" ושני RBDs בקונפורמציה "למטה", בעוד ש-Spike Trimer של WT וזני VOC אחרים הוא בנוסף לאמור לעיל במצב מרחבי זה, ישנם גם שלושה RBDs בקונפורמציה "למטה".

Figure 1. Spatial 3D structure of Omicron Spike Trimer at pH 7.5 and pH 5.5

על ידי השוואת המבנים של שני החלבונים המוטנטיים של Spike, Omicron ו-Delta, נמצא שבגלל שאתר המוטציה החדש שהופיע בחלבון Omicron Spike הגביר את האינטראקציות ההידרופיליות וההידרופוביות בין הקונפורמציה "למעלה" לקונפורמציה "למטה" RBD , שני ה-RBDs של הקונפורמציה הזו קרובים יותר במרחב ויש להם שטח אינטראקציה גדול יותר, מה שמספק הסבר לקיומו של מצב מבנה מרחבי אחד בלבד של חלבון Omicron Spike. בנוסף, שטח האינטראקציה של תת-יחידות S1 ו-S2 של מונומרים שונים ב-Omicron Spike Trimer גדול יותר, מה שגורם למבנה הכללי של Spike Trimer להיראות "קומפקטי" יותר, ויציבות החלבון משתפרת. לא רק זה, התוצאות של ניסויים ביוכימיים גם הראו שהיציבות התרמית של חלבון Omicron Spike הייתה גבוהה מזו של חלבון WT ו-Delta Spike (איור 2).

Figure 2. Spike Trimer stability of Omicron is higher than WT and Delta

יציבות מוגברת של חלבון Spike מגבירה את היעילות של זיהוי הקולטן ACE2, אך היא גם מפחיתה את היעילות של היתוך שלאחר מכן של המעטפת הוויראלית עם קרום התא המארח. חלבוני Spike של זנים שונים טופלו על ידי הוספת טריפסין ו-ACE2 במבחנה, והשיעור של חלבוני Omicron Spike שהומרו מקונפורמציה Prefusion המזהה את הקולטן ACE2 לקונפורמציה Postfusion שמתווך היתוך ממברנה נצפה על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים נגד צביעת אלקטרונים, אשר נמוך מזה של חלבוני WT ו-Delta Spike. (תמונה 3).


Figure 3. In vitro addition of Trypsin and ACE2 to the Spike protein in the Prefusion conformation


02. פעילות ניטרול אומיקרון ירדה על ידי נוגדנים מסוג 5


לפי דיווחי ספרות קודמים, מספר נוגדנים ממוסחרים ל-COVID-19 שאושרו על ידי ה-FDA כמעט איבדו את פעילות הנטרול שלהם נגד מוטנטים של Omicron, כגון REGN10933 ו-REGN10987 של Regeneron; LY-CoV555 ו-LY-CoV016 של אלי לילי; AZD1061 ו-AZD8895 של אספן ליקאנג. באמצעות ניתוח מבני, נמצא כי המחיקה או המוטציה החדשה של חומצות אמינו באזורי NTD ו-RBD של חלבון Omicron Spike הביאה לשינויים גדולים באפיטופ האנטיגני, וכתוצאה מכך לאובדן פעילות הנטרול של נוגדנים מנטרלים רבים כנגד Omicron, כגון S477N ו-T478K על RBD. , E484K, Q493R, G496S, Q498R, N501Y, Y505H וכו'.

acteoside in cistanche (2)

cistamche בחסינות

מחקרים קודמים סיווגו את הנוגדנים המנטרלים למחלקות I-VI על פי האפיטופים השונים של קושרי אנטיגן על ה-RBD על ידי ניתוח המבנה של הקומפלקסים של נוגדנים מנטרלים של SARS-CoV-2 ואנטיגנים RBD שנפתרו ב-RBD. מסד נתונים PDB. במחקר זה, סה"כ 18 נוגדנים מ-6 הקבוצות הללו נבדקו על יכולתם לנטרל נגיפי WT ו-Omicron פסאודו-וירוס. התוצאות הראו שלמרות שהפעילות המנטרלת של נוגדנים מסוג V הייתה חלשה, היא לא הושפעה במידה רבה מהמוטציה של Omicron, בעוד של-5 מחלקות הנוגדנים הנותרות הייתה השפעה מועטה על Omicron. יכולת הנטרול שלOmicronהיה נמוך משמעותית מזה של WT, מה שגם הסביר מדוע פעילות הנטרול של נוגדנים מנטרלים מסחריים נגד Omicron פחתה מאוד (איור 4).

cistanche and tongkat ali in immunity

cistanche and tongkat aliבחֲסִינוּת

החוקרים גם ניתחו את רצף החלבון Spike של נגיפי -קורונה המשתמשים ב-ACE2 כדי לזהות ולהדביק תאי מארח ומצאו כי 11 חומצות אמינו משומרות מעורבות בקשירה ל-ACE2, וניתן לחלק חומצות אמינו אלו לקבוצות I-IV. קבוצה I כוללת 6 חומצות אמינו שמורות במיוחד G447, Y453, N487, Y489, T500, G502; קבוצה II כוללת 5 חומצות אמינו בעלות תכונות דומות Y449/F/H, F456/L, Y473/F, F486/L ו-Y505H, קבוצה III כוללת 5 חומצות אמינו פחות שמורות G446/S/T, L455/S/Y, A475/P/S, G476/D ו-G496/S, קבוצה IV כוללת 5 חומצות אמינו משתנות מאוד K417/V/N/R/T, E484/K/P/Q/V/A, Q493/N/E/ R/Y, Q498/Y/H/R ו-N501/Y/T/D/S (איור 6). ביניהם, יש מעט חומצות אמינו בקבוצה I-II, ומשערים ששתי קבוצות אלו של חומצות אמינו עשויות למלא תפקיד חשוב בזיהוי ACE2 ובשמירה על היציבות הקונפורמטיבית של חלבון Spike, בעוד שחומצות אמינו בקבוצה III-IV יש מוטציות ב-VOC. כמה נוגדנים מנטרלים שדווחו עד כה, כגון XGv47, A23-58.1 ו-S2K146, מזהים את האפיטופים של חומצות האמינו של קבוצה I-II, כך שהנוגדנים המנטרלים הללו יכולים להתחרות עם ACE2 על קישור לחלבון Spike אפיטופים קושרי אנטיגן נשמרים מאוד, צפויים להפוך לדור חדש של נוגדנים לטיפול ומניעה של Omicron וזנים פוטנציאליים חדשים של נגיף קורונה.


Figure 4. Detection results of neutralizing activity of class I-VI antibodies against Omicron mutant strains

03. אזורים משומרים יכולים לשמש ככיוון הפיתוח של נוגדנים מהדור החדש


החוקרים השתמשו בשיטת SPR כדי לזהות את הזיקה של חלבון Omicron RBD ל-ACE2 ומצאו שהתוצאה הייתה גבוהה פי 2.8 מזו של WT RBD. על ידי ניתוח המבנה התלת מימדי של Omicron Spike Trimer ו-ACE2, נמצא כי ישנם שני RBDs בקונפורמציה "למעלה" על חלבון Omicron Spike שנקשר לשני ACE2s. חומצות האמינו של Omicron יוצרות אינטראקציה, שיכולה להגביר את הזיקה של Spike ל-ACE2, אך נוכחותן של מוטציות K417N ו-E484 מפחיתה את הקישור של Spike ל-ACE2, כך שבסך הכל, כמו זנים מוטנטים אחרים, לחלבון Spike של Omicron יש זיקה מוגברת עבור ACE2 (איור 5).


Figure 5. Structural analysis of the complex between Omicron Spike protein and ACE2

איור 5. ניתוח מבני של הקומפלקס בין חלבון Omicron Spike ל-ACE2


החוקרים גם ניתחו את רצף החלבון Spike של נגיפי -קורונה המשתמשים ב-ACE2 כדי לזהות ולהדביק תאי מארח ומצאו כי 11 חומצות אמינו משומרות מעורבות בקשירה ל-ACE2, וניתן לחלק חומצות אמינו אלו לקבוצות I-IV. קבוצה I כוללת 6 חומצות אמינו שמורות במיוחד G447, Y453, N487, Y489, T500, G502; קבוצה II כוללת 5 חומצות אמינו בעלות תכונות דומות Y449/F/H, F456/L, Y473/F, F486/L ו-Y505H, קבוצה III כוללת 5 חומצות אמינו פחות שמורות G446/S/T, L455/S/Y, A475/P/S, G476/D ו-G496/S, קבוצה IV כוללת 5 חומצות אמינו משתנות מאוד K417/V/N/R/T, E484/K/P/Q/V/A, Q493/N/E/ R/Y, Q498/Y/H/R ו-N501/Y/T/D/S (איור 6). ביניהם, יש מעט חומצות אמינו בקבוצה I-II, ומשערים ששתי קבוצות אלו של חומצות אמינו עשויות למלא תפקיד חשוב בזיהוי ACE2 ובשמירה על היציבות הקונפורמטיבית של חלבון Spike, בעוד שחומצות אמינו בקבוצה III-IV יש מוטציות ב-VOC. כמה נוגדנים מנטרלים שדווחו עד כה, כגון XGv47, A23-58.1 ו-S2K146, מזהים את האפיטופים של חומצות האמינו של קבוצה I-II, כך שהנוגדנים המנטרלים הללו יכולים להתחרות עם ACE2 על קישור לחלבון Spike אפיטופים קושרי אנטיגן נשמרים מאוד, צפויים להפוך לדור חדש של נוגדנים לטיפול ומניעה של Omicron וזנים פוטנציאליים חדשים של נגיף קורונה.


Figure 6. Classification of amino acids involved in binding to ACE2 on Spike protein of betacoronavirus

סיכום


במחקר זה, נעשה שימוש במיקרוסקופ קריו-אלקטרונים לניתוח המנגנון של Omicron Spike Trimer והקומפלקס בין Spike Trimer ו-ACE2, והמנגנון המולקולרי של הדבקות והבריחה החיסונית המשופרת של Omicron הוסבר באמצעות ניתוח מבני וניסויים ביוכימיים. שתי הקבוצות שלעיל של אפיטופים קושרי אנטיגן שמורים מאוד מספקות בסיס תיאורטי לתכנון של חיסונים רחבי טווח ותרופות מנטרלות.

מאז התפרצות נגיף הקורונה-19, ACROBiosystems עקבה מקרוב אחר התפתחות המגיפה וסיפקה באופן פעיל מוצרים ושירותים באיכות גבוהה עבור רוב קבוצות המחקר המדעיות וחברות המחקר והפיתוח של חיסונים ונוגדנים טיפוליים. לאחר הופעת Omicron, נדרשו רק 10 ימים לבטא ולייצר בהצלחה סדרה של אנטיגנים הנדרשים למחקר רלוונטי.

במחקר זה, ACROBiosystems סיפקה ריאגנטים מחקריים חשובים ותרמה תרומה חשובה בביטוי אנטיגן ובניתוח ביוכימי. בניסוי ניתוח מבנה חלבון Omicron Spike, נעשה שימוש בחלבון ה-Spike trimer הרשמי (Cat.No. SPN-C52Hz) המיוצר על ידי ACROBiosystems בפיתוח הפרויקט.

acteoside in cistanche

cistanche למכירהבחֲסִינוּת

אולי גם תרצה