15-08-2021

Các cơ thể nano SARS-CoV-2 hoạt động đáng kể chống lại các đột biến được tìm thấy trong các biến thể COVID bao gồm cả Delta

Yi Shi

Trợ lý giáo sư sinh học tế bào, Trường Y Đại học Pittsburgh. Credit: UPMC

Nhìn gần nguyên tử xem ba cách để ngăn chặn các biến thể SARS-CoV-2

Các cơ thể nano SARS-CoV-2— các phân tử cực nhỏ được phát triển tại Trường Y Đại học Pittsburgh có tác dụng vô hiệu hóa virus ở động vật — hoạt động đáng kể chống lại các đột biến được tìm thấy trong các biến thể, bao gồm cả Delta, theo nghiên cứu mới của các nhà khoa học thuộc Đại học Pitt và Case Western Reserve.

Các phát hiện được công bố vào ngày 3 tháng 8 năm 2021 trên tạp chí Nature Communications, mô tả ba cơ chế khác nhau mà các thể nano vô hiệu hóa virus, ngăn chặn virus lây nhiễm sang các tế bào và gây ra COVID-19. Phân tích cấu trúc cấp độ gần nguyên tử cung cấp hướng dẫn cho việc phát triển các loại vaccine và phương pháp điều trị trong tương lai có thể hoạt động chống lại nhiều loại coronavirus — bao gồm cả các biến thể chưa được lưu hành.

Tác giả cấp cao Yi Shi, Tiến sĩ, trợ lý giáo sư sinh học tế bào tại Pitt cho biết: “Đây là lần đầu tiên có người phân loại các vật thể nano siêu tối ưu một cách có hệ thống dựa trên cấu trúc của chúng. Bằng cách làm này, chúng tôi không chỉ cung cấp thông tin chi tiết về cơ chế các vật thể nano của chúng tôi sử dụng để đánh bại SARS-CoV-2, mà còn tiết lộ hướng về cách thiết kế các phương pháp trị liệu trong tương lai.”

Cuối năm ngoái, Shi và nhóm của ông thông báo rằng họ đã chiết xuất được các đoạn kháng thể SARS-CoV-2 nhỏ nhưng cực kỳ mạnh mẽ từ lạc đà không bướu, có thể được điều chế thành phương pháp điều trị hít để ngăn ngừa và điều trị COVID-19. Kể từ đó, các nghiên cứu tiền lâm sàng đã xác minh rằng các cơ thể nano mạnh mẽ ngăn ngừa và điều trị COVID-19 nghiêm trọng ở chuột lang, làm giảm các hạt virus trong đường hô hấp của chúng xuống một triệu lần so với giả dược.

Nanobodies Attack SARS-CoV-2 Spike Protein

Ba lớp vật thể nano khác nhau hoạt động chống lại một protein đột biến SARS-CoV-2. Credit: CWRU

Trong nghiên cứu mới nhất này, Shi đã hợp tác với các nhà sinh học cấu trúc Pitt, Tiến sĩ Cheng Zhang và Tiến sĩ James Conway, cũng như các nhà dược học, nhà sinh học cấu trúc và nhà hóa sinh tại Case Western Reserve, để sử dụng kính hiển vi điện tử lạnh có độ phân giải cao để quan sát chính xác cách các vật thể nano tương tác với virus SARS-CoV-2 để ngăn nó lây nhiễm sang các tế bào và khám phá cách các đột biến được tìm thấy trong các biến thể có thể ảnh hưởng đến tương tác của vật thể nano.

Đồng tác giả cao cấp Wei Huang, Tiến sĩ, nhà khoa học nghiên cứu tại Khoa Dược tại Trường Case Western Reserve cho biết Dược phẩm cho biết: “Kính hiển vi Cryoelectron đã được chứng minh nhiều lần là một công cụ cực kỳ hữu ích để xem thông tin cấu trúc có độ phân giải cao. Và nanobodies là sinh học linh hoạt và ổn định có thể được sử dụng trong các nghiên cứu khác, chẳng hạn như ung thư.”

Nhóm nghiên cứu đã chọn tám vật thể nano mạnh mẽ để kiểm tra thêm. Đầu tiên, họ xác nhận thông qua các quan sát rằng một số vật thể nano hoạt động chống lại Alpha (một biến thể liên quan đến Vương quốc Anh), Delta (liên quan đến Ấn Độ) và một số biến thể SARS-CoV-2 khác được quan tâm.

Các lớp vật liệu nano

Sự phân loại có hệ thống đầu tiên của các vật thể nano siêu nhẹ cho thấy rằng các phân tử cực nhỏ hoạt động chống lại SARS-CoV-2 theo ba cách. Credit: CWRU

Họ cũng phân loại các vật thể nano thành ba nhóm chính dựa trên cách chúng tương tác với các protein đột biến, là những phần lồi bao quanh coronavirus hình cầu và hoạt động như “chìa khóa” cấp cho virus xâm nhập vào tế bào người:

  • Lớp I loại bỏ phần tế bào người mà protein đột biến liên kết với, ngăn không cho virus xâm nhập vào tế bào.
  • Lớp II liên kết với một vùng trên protein đột biến đã tồn tại qua một số hoán vị của coronavirus — bao gồm cả SARS-CoV-1 ban đầu. Điều này có nghĩa là nó có thể vô hiệu hóa SARS-CoV-2 và các biến thể của nó, cũng như các coronavirus khác.
  • Loại III bám vào một vùng cụ thể của protein đột biến mà các kháng thể lớn hơn không thể tiếp cận. Bằng cách liên kết với khu vực này, thân nano ngăn không cho protein gấp lại theo cách nó cần để xâm nhập vào tế bào người.

Shi nói: “Việc mô tả tất cả các lỗ hổng này và các cách để ngăn chặn SARS-CoV-2 và coronavirus nói chung có tiềm năng rất lớn. Nó sẽ không chỉ giúp nhóm của chúng tôi lựa chọn và tinh chỉnh các thể nano để điều trị và ngăn ngừa COVID-19, mà còn có thể dẫn đến một loại vaccine phổ biến, ngăn ngừa không chỉ COVID-19 mà còn cả SARS, MERS và các bệnh khác do coronavirus gây ra.”

Tham khảo: “Các vật thể nano vô hiệu hóa mạnh chống lại các biến thể tuần hoàn hội tụ của SARS-CoV-2 bằng cách nhắm mục tiêu các biểu mô đa dạng và được bảo tồn” của Dapeng Sun, Zhe Sang, Yong Joon Kim, Yufei Xiang, Tomer Cohen, Anna K. Belford, Alexis Huet, James F Conway, Ji Sun, Derek J. Taylor, Dina Schneidman-Duhovny, Cheng Zhang, Wei Huang và Yi Shi, 3 tháng 8 năm 2021, Nature Communications .
DOI: 10.1038 / s41467-021-24963-3

Các tác giả bổ sung về nghiên cứu này là Dapeng Sun, Ph.D., Yong Joon Kim, Yufei Xiang, Anna K. Belford và Alexis Huet, tất cả đều thuộc Pitt; Zhe Sang, Ph.D., của Pitt and Carnegie Mellon University; Tomer Cohen và Dina Schneidman-Duhovny, Tiến sĩ, cả hai trường Đại học Hebrew của Jerusalem; Ji Sun, Tiến sĩ, của Bệnh viện Nghiên cứu Trẻ em St. Jude; và Derek J. Taylor, Ph.D., của Case Western Reserve.

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi hợp đồng của Viện Ung thư Quốc gia HSSN261200800001E, Viện Y tế Quốc gia tài trợ R35 GM137905, R35 GM128641, K99 HL143037, R01 GM133841 và R01 CA240993, Viện Khoa học Lâm sàng và Dịch thuật của Pitt, Tổ chức Từ thiện Người Syria của Mỹ và Bộ Khoa học Israel Và công nghệ.

Nguồn: scitechdaily.com

Nếu bạn đang trăn trở hoặc mong muốn có được phẩm chất sáng tạo, mời bạn đăng ký ngay khóa học PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO và ĐỔI MỚI tại Trung tâm Sáng tạo Khoa học–kỹ thuật (TSK) thuộc trường Khoa Học Tự Nhiên nhé. Đây là môn học bổ ích cho mọi đối tượng, mọi ngành nghề có thể áp dụng, phát triển khả năng ứng phó và đưa ra các giải pháp thông minh cho công việ, cuộc sống. Bạn có thể điền thông tin tại đây hoặc liên hệ số điện thoại: (028) 38 301 743; 089 668 36 31 để thực hiện đăng ký.

Để luyện TÂM sáng TRÍ, cải thiện tư duy, thân mời bạn tham dự Khóa học ngắn hạn Nhìn Thấu – Nghĩ Thông – Hành Động Sáng Suốt thuộc chuỗi LEARNING TO BE được tổ chức thường xuyên khi đủ học viên, nội dung khóa học và link đăng ký vui lòng xem tại: https://bit.ly/2EEL2xK.

TRIZGyrus TEAM