Neue Studie könnte zu wirksameren und stärkeren COVID-19-Impfstoffen führen

Eine neue Studie, die untersucht, wie menschliche Zellen das Immunsystem als Reaktion auf eine SARS-CoV-2-Infektion aktivieren, könnte die Tür zu noch wirksameren und stärkeren Impfstoffen gegen das Coronavirus und seine schnell aufkommenden Varianten öffnen, die die globale Pandemie am Schwelen halten.

Forscher der National Emerging Infectious Diseases Laboratories (NEIDL) der Boston University und des Broad Institute of MIT und Harvard sagen, dass dies der erste wirkliche Blick darauf ist, welche Arten von "roten Fahnen" der menschliche Körper verwendet, um die Hilfe von T-Zellen zu gewinnen – Killer geschickt vom Immunsystem ausgeschieden, um infizierte Zellen zu zerstören.

Bis jetzt, COVID-Impfstoffe konzentrieren sich auf die Aktivierung einer anderen Art von Immunzellen, B-Zellen, die für die Bildung von Antikörpern verantwortlich sind. Die Entwicklung von Impfstoffen zur Aktivierung des anderen Arms des Immunsystems – der T-Zellen – könnte die Immunität gegen das Coronavirus dramatisch erhöhen. und vor allem, seine Varianten.

In ihren Erkenntnissen, veröffentlicht in Zelle , Die Forscher sagen, dass den aktuellen Impfstoffen möglicherweise einige wichtige Teile des Virusmaterials fehlen, die eine ganzheitliche Immunantwort im menschlichen Körper auslösen können. Basierend auf den neuen Informationen, "Unternehmen sollten ihre Impfstoffdesigns neu bewerten, " sagt Mohsan Saeed, ein NEIDL-Virologe und der mitkorrespondierende Autor des Papiers.

Saeed, ein BU School of Medicine Assistenzprofessor für Biochemie, führten Experimente an menschlichen Zellen durch, die mit Coronavirus infiziert waren. Er isolierte und identifizierte diese fehlenden Teile von SARS-CoV-2-Proteinen in einem der Labors der Biosicherheitsstufe 3 (BSL-3) der NEIDL.

Dies war ein großes Unterfangen, da viele Forschungstechniken nur schwer an hohe Eindämmungsniveaus angepasst werden können [wie BSL-3]. Die gesamte Coronavirus-Forschungspipeline, die wir am NEIDL erstellt haben, und die Unterstützung unseres gesamten NEIDL-Teams, hat uns auf diesem Weg geholfen."

Mohsan Saeed, Co-korrespondierende Autorin und Vrologin studieren, Nationale Labors für neu auftretende Infektionskrankheiten

Saeed engagierte sich, nachdem er von Experten für genetische Sequenzierung am Broad Institute kontaktiert wurde. Computergenetiker Pardis Sabeti und Shira Weingarten-Gabbay. Sie hofften, Fragmente von SARS-CoV-2 zu identifizieren, die die T-Zellen des Immunsystems aktivieren.

„Die Entstehung viraler Varianten, ein aktives Forschungsgebiet in meinem Labor, ist ein großes Anliegen bei der Impfstoffentwicklung, “ sagt Sabeti, ein führendes Unternehmen im Programm für Infektionskrankheiten und Mikrobiome des Broad Institute. Sie ist außerdem Professorin für Systembiologie an der Harvard University. organismische und evolutionäre Biologie, und Immunologie und Infektionskrankheiten, sowie ein Ermittler des Howard Hughes Medical Institute.

„Wir sind sofort in Aktion getreten, weil mein Labor [bereits] menschliche Zelllinien erzeugt hatte, die leicht mit SARS-CoV-2 infiziert werden konnten. ", sagt Saeed. Die Bemühungen der Gruppe wurden von zwei Mitgliedern des Saeed-Labors angeführt:Da-Yuan Chen, ein Postdoktorand, und Hasahn Conway, ein Labortechniker.

Seit Beginn der COVID-Pandemie Anfang 2020 Wissenschaftler auf der ganzen Welt kannten die Identität von 29 Proteinen, die vom SARS-CoV-2-Virus in infizierten Zellen produziert werden – Virusfragmente, die jetzt das Spike-Protein in einigen Coronavirus-Impfstoffen bilden, wie die Moderna, Pfizer-BioNTech, und Johnson &Johnson-Impfstoffe.

Später, Wissenschaftler entdeckten weitere 23 Proteine, die in der genetischen Sequenz des Virus versteckt sind; jedoch, Die Funktion dieser zusätzlichen Proteine ​​war bisher ein Rätsel. Die neuen Erkenntnisse von Saeed und seinen Mitarbeitern zeigen - unerwartet und kritisch -, dass 25 Prozent der viralen Proteinfragmente, die das menschliche Immunsystem veranlassen, ein Virus anzugreifen, von diesen versteckten viralen Proteinen stammen.

Wie genau erkennt das Immunsystem diese Fragmente? Menschliche Zellen enthalten molekulare "Scheren" - sogenannte Proteasen -, die wenn die Zellen angegriffen werden, Hacken Sie Teile von viralen Proteinen ab, die während der Infektion produziert werden. Diese Bits, enthaltene interne Proteine, die durch den Zerkleinerungsprozess freigelegt werden – wie der Kern eines Apfels beim Segmentieren der Frucht freigelegt wird – werden dann zur Zellmembran transportiert und durch spezielle Türen geschoben.

Dort, sie bleiben außerhalb der Zelle und wirken fast wie ein Anhalter, mit Hilfe von T-Zellen nach unten winken. Sobald T-Zellen bemerken, dass diese viralen Flags durch infizierte Zellen stechen, Sie starten einen Angriff und versuchen, diese Zellen aus dem Körper zu eliminieren. Und diese T-Zell-Reaktion ist nicht unbedeutend – Saeed sagt, dass es Verbindungen zwischen der Stärke dieser Reaktion und der Frage gibt, ob Menschen, die mit Coronavirus infiziert sind, ernsthafte Krankheiten entwickeln oder nicht.

„Es ist ziemlich bemerkenswert, dass eine so starke Immunsignatur des Virus aus Regionen [der genetischen Sequenz des Virus] kommt, für die wir blind waren. " sagt Weingarten-Gabby, der Hauptautor des Papiers und Postdoktorand im Sabeti-Labor. "Dies ist eine eindrucksvolle Erinnerung daran, dass von Neugier getriebene Forschung die Grundlage von Entdeckungen ist, die die Entwicklung von Impfstoffen und Therapien verändern können."

„Unsere Entdeckung … kann bei der Entwicklung neuer Impfstoffe helfen, die die Reaktion unseres Immunsystems auf das Virus genauer nachahmen. “ sagt Sabeti.

T-Zellen zerstören nicht nur infizierte Zellen, sondern merken sich auch die Flags des Virus, damit sie einen Angriff starten können. stärker und schneller, beim nächsten Mal tritt die gleiche oder eine andere Variante des Virus auf. Das ist ein entscheidender Vorteil, weil Saeed und seine Mitarbeiter sagen, dass das Coronavirus die Fähigkeit der Zelle, Immunhilfe herbeizurufen, zu verzögern scheint.

„Dieses Virus möchte so lange wie möglich vom Immunsystem unentdeckt bleiben. " sagt Saeed. "Sobald es das Immunsystem bemerkt, es wird beseitigt, und das will es nicht."

Basierend auf ihren Erkenntnissen, Saeed sagt, ein neues Impfstoffrezept, Aufnahme einiger der neu entdeckten internen Proteine, aus denen das SARS-CoV-2-Virus besteht, wirksam wäre, um eine Immunantwort zu stimulieren, die in der Lage ist, eine große Bandbreite neu aufkommender Coronavirus-Varianten zu bekämpfen. Und angesichts der Geschwindigkeit, mit der diese Varianten weltweit immer wieder auftauchen, ein Impfstoff, der gegen sie alle schützen kann, wäre ein Game Changer.

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