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Innovazione nella ricerca sul Coronavirus Vaccine Risultati della ricerca sul Coronavirus nella nuova mappa in scala atomica 3D del virus

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I ricercatori dell'Università del Texas di Austin e dei National Institutes of Health hanno fatto una svolta critica verso lo sviluppo di un vaccino per il nuovo coronavirus del 2019 creando la prima mappa in scala atomica 3D della parte del virus che attacca e infetta le cellule umane.

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La mappatura di questa parte, chiamata "spike protein", è un passo essenziale affinché i ricercatori di tutto il mondo possano sviluppare vaccini e farmaci antivirali per combattere il virus. Il giornale esce mercoledì 19 febbraio 2020 sulla rivista Science.

Il team scientifico sta anche lavorando su un candidato vaccino correlato che deriva dalla ricerca.

Jason McLellan, professore associato alla UT Austin che ha guidato la ricerca, e i suoi colleghi hanno trascorso molti anni a studiare altri coronavirus, tra cui SARS-CoV e MERS-CoV. Avevano già sviluppato metodi per bloccare le proteine dei picchi di coronavirus in una forma che le rendeva più facili da analizzare e poteva efficacemente trasformarle in candidati per i vaccini. Questa esperienza ha dato loro un vantaggio rispetto ad altri gruppi di ricerca che studiavano il nuovo virus.

"Appena abbiamo saputo che si trattava di un coronavirus, abbiamo sentito di doverci buttare a capofitto", ha detto McLellan, "perché potevamo essere uno dei primi ad ottenere questa struttura. Sapevamo esattamente quali mutazioni mettere in questo, perché abbiamo già dimostrato che queste mutazioni funzionano per un gruppo di altri coronavirus"

La maggior parte della ricerca è stata condotta dai co-first authors dello studio, il dottorando Daniel Wrapp e l'associato di ricerca Nianshuang Wang, entrambi alla UT Austin.

Appena due settimane dopo aver ricevuto la sequenza del genoma del virus dai ricercatori cinesi, il team aveva progettato e prodotto campioni della loro proteina di picco stabilizzata. Ci sono voluti circa altri 12 giorni per ricostruire la mappa in scala atomica 3D, chiamata struttura molecolare, della proteina del picco e presentare un manoscritto alla scienza, che ha accelerato il processo di revisione tra pari. I molti passi coinvolti in questo processo richiederebbero di solito mesi per essere realizzati.

Fondamentale per il successo è stata la tecnologia all'avanguardia conosciuta come microscopia elettronica criogenica (crio-EM) nel nuovo laboratorio Sauer di UT Austin per la biologia strutturale. Cryo-EM permette ai ricercatori di realizzare modelli 3D in scala atomica di strutture cellulari, molecole e virus.

"Abbiamo finito per essere i primi, in parte grazie alle infrastrutture del Sauer Lab", ha detto McLellan. "Evidenzia l'importanza di finanziare le strutture di ricerca di base"

La molecola che il team ha prodotto, e per la quale ha ottenuto una struttura, rappresenta solo la porzione extracellulare della proteina del picco, ma è sufficiente per suscitare una risposta immunitaria nelle persone, e quindi servire come vaccino.

Successivamente, il team di McLellan prevede di utilizzare la propria molecola per perseguire un'altra linea di attacco contro il virus che causa COVID-19, utilizzando la molecola come "sonda" per isolare gli anticorpi prodotti naturalmente dai pazienti che sono stati infettati con il nuovo coronavirus e che sono stati recuperati con successo. In quantità sufficientemente grandi, questi anticorpi potrebbero aiutare a trattare un'infezione da coronavirus subito dopo l'esposizione. Ad esempio, gli anticorpi potrebbero proteggere i soldati o gli operatori sanitari inviati in un'area con alti tassi di infezione con un preavviso troppo breve perché l'immunità da un vaccino possa avere effetto.

Barney Graham, vice direttore del Vaccine Research Center (VRC) del NIH di Bethesda, Maryland, ha contribuito alla supervisione degli esperimenti e alla stesura del manoscritto.

Gli altri co-autori dello studio sono Kizzmekia Corbett e Olubukola Abiona al VRC; e Jory Goldsmith e Ching-Lin Hsieh alla UT Austin.

Wang, Corbett, Graham e McLellan sono inventori su una domanda di brevetto statunitense per la struttura delle proteine di picco del coronavirus nella conformazione della prefusione e il loro uso nella terapeutica. Wrapp, Wang, Corbett, Abiona, Graham e McLellan sono inventori su una domanda di brevetto statunitense per il candidato vaccino descritto in questo comunicato.

Questo lavoro è stato sostenuto in parte dagli Istituti Nazionali della Salute e dall'Istituto Nazionale delle Allergie e delle Malattie Infettive. Il Sauer Structural Biology Laboratory è sostenuto dall'Università del Texas presso l'Austin's College of Natural Sciences e dal Cancer Prevention and Research Institute of Texas (CPRIT).

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