科學家們已經在為可能發生的下一次冠狀病毒大流行做準備
在展望未來的研究中,西北大學范伯格醫學院的科學家們已經為治療SARS-CoV-2的藥物確定了一個新的目標,該藥物也可能對應一種或者多種新出現的冠狀病毒。費恩伯格大學微生物學-免疫學教授卡拉-薩切爾(Karla Satchell)說:”上帝保佑我們需要這個,但我們會做好準備。”
他領導一個國際科學家團隊分析該病毒的重要結構。西北大學的團隊之前繪製了一個名為nsp16的病毒蛋白的結構圖,該蛋白存在於所有冠狀病毒中。這項新研究提供了關鍵信息,可能有助於針對未來冠狀病毒以及SARS-CoV-2的藥物開發。
Satchell說:”現在非常需要新的藥物研發方法來對抗SARS-CoV-2/COVID-19大流行病和未來冠狀病毒的感染。我們的想法是這種未來的藥物將在感染的早期發揮作用。如果你周圍的人感染了冠狀病毒,你會跑到藥店去買藥並服用三或四天。這樣一來,如果被感染就不會像以前那樣生病了”。
這篇論文發表在《科學信號》上。
薩切爾的團隊在三維視圖中繪製或”解決”了三個新的蛋白質結構,並在幫助病毒躲避免疫系統的機器中發現了一個秘密標識符。
他們在蛋白質nsp16中發現了一個冠狀病毒特異性口袋,它與由金屬離子固定的病毒基因組片段結合在一起。該片段被冠狀病毒用作所有病毒構建模塊的模板。由於這個原因,有可能製造一種藥物來適應這個獨特的口袋,從而阻止冠狀病毒的這種蛋白質的功能。它不會阻斷缺乏該口袋的人類細胞的類似蛋白質的功能。因此,這種藥物將只針對入侵者的蛋白質。
Nsp16被認為是關鍵的病毒蛋白之一,可以通過藥物抑制,在人接觸後不久就能阻止病毒。其目的是在人們病得太重之前及早阻止病毒。由於對nsp16的研究很少,Satchell的團隊已經努力生成關於這種蛋白質的關鍵信息,並正在與化學家合作,他們將利用這些信息來設計針對這種蛋白質的藥物。
雖然一些冠狀病毒的蛋白質變化很大,但nsp16在大多數蛋白質中幾乎是一樣的。薩切爾小組發現的獨特口袋存在於所有不同的冠狀病毒成員中。這意味著為適應這個口袋而設計的藥物應該對所有冠狀病毒有效,包括未來出現的一種病毒。而且應該對由冠狀病毒引起的普通感冒起作用。
薩切爾設想從她的團隊發現的冠狀病毒口袋中開發出來的任何藥物都將成為患者在疾病早期服用的治療雞尾酒的一部分。這可能是一種類似於Remdesivir的藥物,這種藥物可以防止病毒產生其自我複制所需的構建模塊模板。
西北大學傳染病結構基因組學中心(CSGID)的團隊表達、純化並結晶了這種蛋白質。該項目的想法來自第一研究作者喬治-米納索夫,范伯格大學微生物學-免疫學研究副教授。他與芬堡大學研究副教授Ludmilla Shuvalova合作,將該蛋白結晶化,還與博士後Monica Rosas-Lemus合作,後者開發了一種檢測方法,根據結構信息測試該蛋白的功能。
該團隊與普渡大學調查員Andrew Mesecar合作,後者幫助進行生物化學檢測。該結構的數據是由阿貢國家實驗室高級光子源的生命科學合作訪問團隊收集的,由Joseph Brunzelle負責。米納索夫根據收集到的數據解出了該結構。
這個項目是CSGID開展的眾多項目之一,目的是利用結構生物學來了解造成COVID-19大流行的病毒的生物學特性。總體而言,該中心對疫苗、藥物和診斷法的開發做出了重大貢獻。該國際團隊已經解決了70多個不同的病毒結構,以揭示病毒蛋白結構、與可能的藥物的相互作用以及與抗體的相互作用。這項工作免費提供給全球社區使用,以加快設計針對冠狀病毒的新療法的努力,以對抗COVID-19和未來的大流行病。