Μια νέα ανακάλυψη στην τεχνολογία των νανοδίσκων επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετούν τους ιούς με πιο ρεαλιστικό τρόπο αποκαλύπτοντας κρυμμένες λεπτομέρειες που θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη καλύτερων εμβολίων.
Οι ιοί είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικοί στο να μολύνουν ανθρώπινα κύτταρα, κυρίως χάρη σε εξειδικευμένες πρωτεΐνες που καλύπτουν την εξωτερική τους επιφάνεια. Αυτές οι πρωτεΐνες αποτελούν επίσης βασικό στόχο για τον σχεδιασμό εμβολίων. Για να τις μελετήσουν, οι επιστήμονες δημιουργούν συχνά εργαστηριακές εκδοχές τους, ώστε να εξετάσουν πώς αντιδρά το ανοσοποιητικό σύστημα.
Ωστόσο αυτές οι απλουστευμένες μορφές συνήθως παραλείπουν σημαντικά τμήματα που βρίσκονται ενσωματωμένα στη μεμβράνη του ιού. Χωρίς αυτά τα τμήματα, οι πρωτεΐνες δεν συμπεριφέρονται ακριβώς όπως στους πραγματικούς ιούς, γεγονός που δυσκολεύει την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα αντισώματα τις αναγνωρίζουν και τις εξουδετερώνουν.
Ερευνητές του Scripps Research σε συνεργασία με το IAVI και άλλους οργανισμούς, ανέπτυξαν μια νέα πλατφόρμα που επιτρέπει τη μελέτη αυτών των πρωτεϊνών σε μορφή που προσεγγίζει πολύ περισσότερο τη φυσική τους κατάσταση. Η μέθοδος χρησιμοποιεί τεχνολογία νανοδίσκων όπου οι πρωτεΐνες τοποθετούνται σε μικροσκοπικά σωματίδια λιπιδίων. Έτσι δημιουργείται ένα περιβάλλον παρόμοιο με τη μεμβράνη του ιού, διατηρώντας καλύτερα τη δομή και τη λειτουργία των πρωτεϊνών. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες μπορούν να κατανοήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια πώς αλληλεπιδρούν οι ιικές πρωτεΐνες με τα αντισώματα.
Οι δοκιμές
Η νέα πλατφόρμα που περιγράφεται στην επιθεώρηση «Nature Communications» δοκιμάστηκε σε πρωτεΐνες των ιών HIV και Έμπολα. Αυτοί οι ιοί αποτελούν ιδιαίτερα δύσκολους στόχους για την ανάπτυξη εμβολίων επειδή οι επιφανειακές τους πρωτεΐνες δεν αναγνωρίζονται εύκολα από το ανοσοποιητικό σύστημα. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η ίδια προσέγγιση θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε άλλους ιούς με παρόμοιες πρωτεΐνες, όπως η γρίπη και ο SARS-CoV-2.
«Για πολλά χρόνια βασιζόμασταν σε εκδοχές ιικών πρωτεϊνών που στερούνταν σημαντικά τμήματα. Η πλατφόρμα μας μάς επιτρέπει να μελετούμε αυτές τις πρωτεΐνες σε ένα περιβάλλον που αντικατοπτρίζει καλύτερα τη φυσική τους κατάσταση, κάτι που είναι κρίσιμο για να κατανοήσουμε πώς τα προστατευτικά αντισώματα αναγνωρίζουν έναν ιό» δήλωσε ο καθηγητής Γουίλιαμ Σιφ από το Scripps Research και εκτελεστικός διευθυντής σχεδιασμού εμβολίων στο Κέντρο Εξουδετερωτικών Αντισωμάτων του IAVI.
Η απλοποίηση και η νέα μέθοδος
Στους πραγματικούς ιούς, οι επιφανειακές πρωτεΐνες είναι αγκυρωμένες σε μια λιπιδική μεμβράνη και διατηρούν συγκεκριμένα σχήματα. Αντίθετα πολλές εργαστηριακές μελέτες αφαιρούν το τμήμα που τις συνδέει με τη μεμβράνη ώστε να διευκολύνουν την παραγωγή και την ανάλυσή τους. Αυτή η απλοποίηση όμως μπορεί να αποκρύψει σημαντικές λεπτομέρειες ιδιαίτερα για αντισώματα που στοχεύουν περιοχές κοντά στη βάση της πρωτεΐνης.
Για να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές ενσωμάτωσαν πρωτεΐνες υποψήφιων εμβολίων σε νανοδίσκους, μικρές και σταθερές δομές μεμβράνης που συγκρατούν τις πρωτεΐνες στη θέση τους. Οι λιπιδικοί αυτοί δίσκοι μιμούνται την εξωτερική επιφάνεια ενός ιού και διατηρούν τον τρόπο με τον οποίο τα αντισώματα θα αναγνώριζαν φυσιολογικά τις πρωτεΐνες. Το σύστημα υποστηρίζει επίσης πολλές από τις καθιερωμένες τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη εμβολίων όπως η μέτρηση της σύνδεσης αντισωμάτων, η απομόνωση ανοσοκυττάρων και η λήψη εικόνων υψηλής ανάλυσης.
«Το κλειδί ήταν να συνδυαστούν όλα αυτά τα στοιχεία σε ένα ενιαίο, αξιόπιστο σύστημα. Τα επιμέρους στοιχεία υπήρχαν ήδη, αλλά η δυνατότητα να λειτουργούν μαζί με αναπαραγώγιμο και επεκτάσιμο τρόπο ανοίγει νέες δυνατότητες για την ανάλυση και τον σχεδιασμό εμβολίων» δήλωσε ο Κίμο Ρανταλάινεν πρώτος συγγραφέας της μελέτης και ανώτερος επιστήμονας στο εργαστήριο του Σιφ.
Η αποκάλυψη
Για να αξιολογήσουν λεπτομερώς τη πλατφόρμα, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στον HIV. Μελέτησαν μια διατηρημένη περιοχή της επιφανειακής πρωτεΐνης του ιού που βρίσκεται κοντά στη μεμβράνη. Η περιοχή αυτή αποτελεί στόχο μιας ομάδας αντισωμάτων που μπορούν να εξουδετερώνουν μεγάλο εύρος παραλλαγών του HIV. Τα αντισώματα αυτά αναγνωρίζουν τμήματα του ιού που παραμένουν σχετικά αμετάβλητα παρά τις μεταλλάξεις, γεγονός που τα καθιστά ιδιαίτερα σημαντικά για τον σχεδιασμό εμβολίων.
Χρησιμοποιώντας το σύστημα των νανοδίσκων η ομάδα κατάφερε να καταγράψει λεπτομερείς δομικές εικόνες που δείχνουν πώς αλληλεπιδρούν τα αντισώματα με την πρωτεΐνη μέσα σε ένα ρεαλιστικό περιβάλλον μεμβράνης. Οι εικόνες αποκάλυψαν χαρακτηριστικά που δεν μπορούν να παρατηρηθούν όταν η πρωτεΐνη μελετάται απομονωμένη. Τα ευρήματα υποδηλώνουν επίσης πώς ορισμένα αντισώματα εξουδετερώνουν τους ιούς διαταράσσοντας δομές που είναι απαραίτητες για τη μόλυνση των κυττάρων. Οι πληροφορίες αυτές θα μπορούσαν να καθοδηγήσουν την ανάπτυξη μελλοντικών εμβολίων που θα προκαλούν παρόμοιες ανοσολογικές αποκρίσεις.
«Η δομή μας έδωσε ένα επίπεδο λεπτομέρειας που δεν είχαμε ποτέ πριν. Μας αποκάλυψε νέες αλληλεπιδράσεις στη διεπιφάνεια με τη μεμβράνη και μας έδειξε γιατί αυτές είναι σημαντικές για τη λειτουργία των αντισωμάτων» λέει ο Ρανταλάινεν.
Οι ερευνητές απέδειξαν επίσης ότι η πλατφόρμα λειτουργεί και με πρωτεΐνες του ιού Έμπολα. Στα πειράματα αυτά, τα αντισώματα αναγνώρισαν και συνδέθηκαν επιτυχώς με τις πρωτεΐνες μέσα στο ίδιο περιβάλλον που μιμείται τη μεμβράνη, επιβεβαιώνοντας ότι η προσέγγιση δεν περιορίζεται σε έναν μόνο ιό.
Το δόλωμα
Πέρα από τη δομική ανάλυση, η πλατφόρμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τη μελέτη της απόκρισης του ανοσοποιητικού συστήματος σε υποψήφια εμβόλια. Οι νανοδίσκοι μπορούν να λειτουργήσουν ως «δόλωμα», επιτρέποντας στους επιστήμονες να απομονώνουν ανοσοκύτταρα που αναγνωρίζουν συγκεκριμένες ιικές πρωτεΐνες. Αυτό προσφέρει μια σαφέστερη εικόνα για το πώς αντιδρά ο οργανισμός σε διαφορετικά σχέδια εμβολίων.
Το σύστημα είναι επίσης ταχύτερο και πιο αποδοτικό. Διαδικασίες που παλαιότερα απαιτούσαν έναν μήνα ή και περισσότερο μπορούν πλέον να ολοκληρωθούν μέσα σε περίπου μία εβδομάδα, διευκολύνοντας τη σύγκριση πολλών υποψήφιων εμβολίων.
Παρότι η πλατφόρμα αυτή δεν αποτελεί από μόνη της εμβόλιο, προσφέρει ένα ισχυρό εργαλείο για τη βελτίωση της διαδικασίας ανάπτυξης εμβολίων. Θα μπορούσε να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμη για ιούς που έχουν αποδειχθεί δύσκολοι στόχοι με τις παραδοσιακές μεθόδους.
«Προσφέρει στον επιστημονικό χώρο έναν πιο ρεαλιστικό και ακριβή τρόπο αξιολόγησης νέων ιδεών από τα πρώτα στάδια. Βελτιώνοντας τον τρόπο με τον οποίο μελετούμε τις ιικές πρωτεΐνες και τις αποκρίσεις των αντισωμάτων, ελπίζουμε ότι αυτή η πλατφόρμα θα συμβάλει στην ανάπτυξη της επόμενης γενιάς εμβολίων απέναντι σε μερικούς από τους πιο δύσκολους ιούς του κόσμου» σημειώνει ο Σιφ.
Naftemporiki.gr
Για να εμφανίζονται περισσότερα άρθρα της Ναυτεμπορικής στις αναζητήσεις σας εύκολα και γρήγορα, πρέπει να προσθέσετε το site στις προτιμώμενες πηγές σας. Μπορείτε να το κάνετε πηγαίνοντας εδώ.
