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Nuova speranza contro il MERS-CoV: miniproteine promettenti

Si stanno progettando miniproteine per combattere efficacemente il virus MERS-CoV.

Robert J. Ragotte, M. Alejandra Tortorici, Nicholas J. Catanzaro, Amin Addetia, Brian Coventry, Heather M. Froggatt, Jimin Lee, Cameron Stewart, Jack T. Brown, Inna Goreshnik, Jeremiah N. Sims, Lukas F. Milles, Basile I.M. Wicky, Matthias Glögl, Stacey Gerben, Alex Kang, Asim K. Bera, William Sharkey, Alexandra Schäfer, Ralph S. Baric, David Baker, David Veesler

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Il Coronavirus della Sindrome Respiratoria del Medio Oriente (MERS-CoV) è un virus che può far ammalare le persone in modo serio, causando spesso problemi respiratori gravi. È stato avvistato per la prima volta in Arabia Saudita nel 2012, e vive felicemente nei cammelli dromedari, a volte saltando sugli esseri umani. Di solito, gli esseri umani lo prendono a causa del contatto ravvicinato con questi cammelli, ma può anche diffondersi da persona a persona, soprattutto negli ospedali.

Quanto è grave?

Secondo i report, tra aprile 2012 e agosto 2024, ci sono stati 2.622 casi confermati di MERS in tutto il mondo, con un incredibile 953 decessi. Se fai i conti, il tasso di mortalità è intorno al 36%. Sembra davvero tanta sfortuna per un virus che è partito stando comodo tra i cammelli.

Dove si trova?

MERS-CoV ama stare con i cammelli nella Penisola Arabica, e ultimamente è stato avvistato anche negli esseri umani in Africa. Quindi, sembra che si stia diffondendo un po' più di quanto pensassimo. Ma, ecco la cosa divertente: non ci sono ancora vaccini o trattamenti approvati. È come andare a una festa e renderti conto di essere l'unico senza drink.

Come infetta le persone MERS-CoV?

Il modo in cui MERS-CoV si intrufola nelle cellule umane è tramite una Proteina Spike sulla sua superficie. Questa proteina spike è come la chiave che apre la porta delle nostre cellule. È il bersaglio principale per le difese del nostro corpo, e gli scienziati stanno cercando di creare un vaccino basato su questa proteina subdola.

La proteina spike spiegata

La proteina spike ha due parti: S1 e S2. La parte S1 è cruciale per legarsi a un recettore specifico nelle cellule umane, mentre la parte S2 aiuta il virus a fondersi con le nostre cellule. È un po' come un partner di danza che si avvicina abbastanza da abbracciarti. Una differenza qui è che negli esseri umani, il recettore si trova nelle vie respiratorie inferiori, mentre nei cammelli è in quelle superiori. Questo potrebbe essere il motivo per cui MERS è più grave negli esseri umani ma si diffonde meno facilmente rispetto ai cammelli.

Perché gli scienziati sono preoccupati?

MERS-CoV non rimarrà nei cammelli per sempre. Il virus continua a circolare, e c'è la possibilità che emergano ceppi più contagiosi. Questo rende cruciale per gli scienziati sviluppare trattamenti efficaci. Una strada promettente è creare miniproteine-piccole proteine progettate specificamente per attaccarsi a parti del virus come il Velcro.

Progettazione di miniproteine

I ricercatori hanno iniziato a utilizzare modelli computerizzati avanzati per creare queste miniproteine che possono attaccarsi alla proteina spike di MERS-CoV. Mirando al dominio di legame del recettore (RBD), che è essenziale per l'ingresso del virus nelle cellule umane, sperano di bloccare l'accesso del virus. Pensala come bloccare l'ingresso a un club dove il virus vuole festeggiare.

Successo finora

Attraverso questo processo di progettazione, gli scienziati hanno creato tre candidati di miniproteine: cb3, cb4 e cb6. Questi piccoli ragazzi hanno mostrato promettenti capacità di legame con la proteina spike di MERS-CoV. La miniproteina cb3 è stata particolarmente efficace, legandosi fortemente a una concentrazione di solo 3.7 nM. È come catturare un pesciolino con una rete davvero robusta.

Provateli

La prossima mossa è stata testare queste miniproteine per vedere quanto bene potessero neutralizzare diversi varianti di MERS-CoV. Tra i tre, solo cb3 ha mostrato la forza necessaria per abbattere il virus. È riuscito a neutralizzare ampiamente diversi ceppi di MERS-CoV, anche se è stato leggermente meno efficace contro una particolare variante.

Rendendolo ancora migliore

Realizzando il potenziale delle miniproteine omotrimeriche-fondamentalmente miniproteine che possono unirsi per formare una folla più grande-i ricercatori hanno cercato di migliorare la loro efficacia. Hanno creato versioni multivalenti di cb3 che possono agganciarsi contemporaneamente a più proteine spike del virus, come una squadra sportiva vincente che lavora insieme per un obiettivo.

I risultati

Le versioni migliorate di cb3 hanno mostrato almeno dieci volte più potere neutralizzante rispetto alla versione di singola proteina. È come trasformare un singolo supereroe in un'intera lega di loro.

La stabilità conta

Perché un trattamento sia pratico, deve essere abbastanza stabile da resistere durante lo stoccaggio e il trasporto. Gli scienziati hanno testato la stabilità della miniproteina modificata chiamata nSB175_cb3 dopo liofilizzazione (un modo elegante per dire "essiccazione a freddo"). Hanno scoperto che era ancora efficace anche dopo essere stata congelata e scongelata. Quindi, non è solo un bel faccino; è affidabile anche!

Come funziona?

I dati strutturali hanno rivelato che la miniproteina cb3 si lega alla proteina spike di MERS-CoV in un modo che blocca il virus dall'attaccarsi al recettore umano che solitamente prende di mira. È come mettere un buttafuori alla porta per impedire a ospiti indesiderati di entrare.

Test reali su topi

Ma gli scienziati non si sono fermati lì. Volevano vedere se nSB175_cb3 potesse effettivamente proteggere contro MERS-CoV in un organismo vivente. Hanno usato dei topi per questi esperimenti. Quando i topi hanno ricevuto la miniproteina un giorno prima di essere esposti al virus, non hanno mostrato perdita di peso e avevano cariche virali significativamente più basse rispetto ai topi di controllo. È stato come dare loro uno scudo definitivo!

Il quadro più ampio

Il potenziale di nSB175_cb3 è significativo, soprattutto considerando la minaccia continua di MERS-CoV. L'obiettivo non è solo rispondere a una pandemia una volta che inizia, ma essere pronti prima. La migliore strategia prevede di avere trattamenti pronti e in attesa, proprio come i tuoi snack preferiti per una serata cinemamatografica.

Conclusione

Nella lotta contro MERS-CoV, la miniproteina nSB175_cb3 mostra grandi promesse. Può bloccare proattivamente il virus, potrebbe essere stabile per un trasporto facile ed è efficace contro diverse varianti. Per una preparazione futura alle pandemie, sviluppare tali trattamenti in anticipo potrebbe salvare molte vite. Quindi, mentre potremmo non essere in grado di eliminare i virus del tutto, possiamo sicuramente essere pronti a dar loro filo da torcere. Ora, chi è pronto a unirsi alla lotta?

Fonte originale

Titolo: Designed miniproteins potently inhibit and protect against MERS-CoV

Estratto: Middle-East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) is a zoonotic pathogen with 36% case-fatality rate in humans. No vaccines or specific therapeutics are currently approved to use in humans or the camel host reservoir. Here, we computationally designed monomeric and homo-oligomeric miniproteins binding with high affinity to the MERS-CoV spike (S) glycoprotein, the main target of neutralizing antibodies and vaccine development. We show that these miniproteins broadly neutralize a panel of MERS-CoV S variants, spanning the known antigenic diversity of this pathogen, by targeting a conserved site in the receptor-binding domain (RBD). The miniproteins directly compete with binding of the DPP4 receptor to MERS-CoV S, thereby blocking viral attachment to the host entry receptor and subsequent membrane fusion. Intranasal administration of a lead miniprotein provides prophylactic protection against stringent MERS-CoV challenge in mice motivating future clinical development as a next-generation countermeasure against this virus with pandemic potential.

Autori: Robert J. Ragotte, M. Alejandra Tortorici, Nicholas J. Catanzaro, Amin Addetia, Brian Coventry, Heather M. Froggatt, Jimin Lee, Cameron Stewart, Jack T. Brown, Inna Goreshnik, Jeremiah N. Sims, Lukas F. Milles, Basile I.M. Wicky, Matthias Glögl, Stacey Gerben, Alex Kang, Asim K. Bera, William Sharkey, Alexandra Schäfer, Ralph S. Baric, David Baker, David Veesler

Ultimo aggiornamento: 2024-11-04 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.03.621760

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.03.621760.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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