علت همه گیر شدن اومیکرون چیه؟

پس زمینه

کشف و توسعه اومیکرون

در ۲۶ نوامبر ۲۰۲۱، WHO سویه جدید گونه کروناویروس B.1.1.529 را که در آفریقای جنوبی یافت می شود به عنوان پنجمین «نوع نگرانی» (VOC) طبقه بندی کرد و نام آن را از آن گرفتامیکرون. ۳۵ جهش حیرت انگیز در پروتئین اسپایک این سویه جهش یافته به ویژه ۱۵ جهش در منطقه RBD ظاهر شد که نقش مهمی در فرایند تشخیص ویروس سلول های میزبان دارد و توجه دانشمندان سراسر جهان را برانگیخت. متعاقباامیکرونبه سرعت جایگزین دلتا به عنوان فشار جریان اصلی در بسیاری از کشورها تنها در 2 ماه, نشان دادن توانایی قوی برای گسترش. علاوه بر این، مطالعات نشان داده است افرادی که به طور طبیعی آلوده یا واکسینه می شوند، باز هم به این بیماری مبتلا خواهند شدامیکرون، و تیترهای خنثی کننده آنتی بادی ها به اومیکرون در نمونه های سرم جمعیت های فوق به طور قابل توجهی کاهش یافته است که نشان می دهد سویه جهش یافته دارای یک سویه قوی استایمنیتوانایی فرار.

تماس:joanna.jia@wecistanche.com

مزایای Cistanche deserticola بهبود سیستم ایمنی بدن, اینجا را کلیک کنید برای دریافت نمونه

Thinking

بسیاری از سوالات در مورد اومیکرون

مکانیسم مولکولی که توسط آن عفونی وایمنیفرار از اومیکرون به طور قابل توجهی در مقایسه با WT و دیگر VOCs بهبود یافته است؟

چگونه می توانم 35 جهش درامیکرونپروتئین اسپایک بر ویروس تاثیر می گذارد؟

واکسن های ایمن و موثر و داروهای درمانی چگونه باید برای اومیکرون طراحی شوند؟

در ۲۵ ژانویه تیم پروفسور وانگ شیانگشی از مؤسسه بیوفیزیک آکادمی علوم چین مقاله ای پرفروش با عنوان «شخصیت پردازی های ساختاری و عملکردی عفونی تغییر یافته وایمنیفرار از گونه SARS-CoV-2 Omicron" در مجله Cell. آنتیژن اسپایک تریمر اومیکرون و مکانیسم پیچیده اسپایک تریمر و گیرنده ACE2 برای پاسخ به سوالات فوق از طریق تجزیه و تحلیل ساختاری و آزمایش های بیوشیمیایی مورد استفاده قرار گرفت.

در این مطالعه، ACROBiosystems ارائه کننده های تحقیقاتی مهم و کمک های مهمی در بیان آنتی ژن و تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی انجام داد. در آزمایش تجزیه و تحلیل ساختار پروتئین اومیکرون اسپایک، پروژه پروتئین اسپایک تریمر (Cat.No.SPN-C52Hz) تولید شده توسط ACROBiosystems را توسعه و استفاده کرد.

01. اومیکرون اسپایک تریمر افزایش ثبات

محققان ابتدا تریمر اسپایک اومیکرون را در حالت پره تزریق با ترکیب مجدد در شرایط آزمایشگاهی بیان کردند و ساختار اسپایک تریمر را با استفاده از میکروسکوپ کریو الکترونی در pH فیزیولوژیک طبیعی 7.5 و pH اندوزوم 5.5 (شکل 1) مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. ساختار نشان می دهد که انطباق فضایی پروتئین اومیکرون اسپایک در دو محیط pH تقریباً یکسان است، با یک RBD در انطباق "بالا" و دو RBD در انطباق "پایین" ، در حالی که تریمر اسپایک WT و دیگر سویه های VOC علاوه بر موارد بالا در این حالت فضایی، سه RBD در انطباق "پایین" نیز وجود دارد.

با مقایسه ساختارهای دو پروتئین اسپایک جهش یافته، اومیکرون و دلتا، مشخص شد که به دلیل اینکه محل جهش تازه ظهور یافته بر روی پروتئین اومیکرون اسپایک باعث افزایش برهم کنش های هیدروفیلی و آبگریز بین RBD انطباق "بالا" و RBD انطباق "پایین" شده است، این دو RBD این انطباق در فضا نزدیک تر هستند و دارای یک منطقه تعامل بزرگتر، که توضیحی برای وجود تنها یک حالت ساختار فضایی پروتئین اومیکرون اسپایک ارائه می دهد. علاوه بر این، مساحت برهم کنش زیرمجموعه های S1 و S2 مونومرهای مختلف در اومیکرون اسپایک تریمر بزرگتر است، که باعث می شود ساختار کلی اسپایک تریمر بیشتر "جمع و جور" ظاهر شود، و پایداری پروتئین بهبود می یابد. نه تنها این، نتایج آزمایش های بیوشیمیایی نیز نشان داد که پایداری حرارتی پروتئین اومیکرون اسپایک بیشتر از پروتئین WT و دلتا اسپایک (شکل 2) است.

افزایش پایداری پروتئین اسپایک باعث افزایش کارایی تشخیص گیرنده ACE2 می شود، اما همچنین کارایی همجوشی بعدی پاکت ویروسی با غشای سلول میزبان را کاهش می دهد. پروتئین های اسپایک سویه های مختلف با اضافه کردن تریپسین و ACE2 در آزمایشگاهی درمان شدند و نسبت پروتئین های اومیکرون اسپایک تبدیل شده از انطباق پرفیوژن که گیرنده ACE2 را به انطباق پس از تزریق تشخیص می دهد که میانجی گری همجوشی غشایی با میکروسکوپ الکترونی مقابله کننده مشاهده شد که پایین تر از پروتئین های WT و Delta Spike بود. (تصویر ۳).

02. فعالیت خنثی سازی اومیکرون توسط آنتی بادی کلاس 5 کاهش یافته است

بر اساس گزارش های ادبیات قبلی، تعدادی از آنتی بادی های خنثی کننده COVID-19 تجاری شده مورد تأیید FDA تقریباً فعالیت خنثی کننده خود را علیه جهش یافته های اومیکرون از دست دادند، مانند REGN10933 Regeneron و REGN10987؛ LY-CoV555 الی لیلی و LY-CoV016; Aspen Likang's AZD1061 and AZD8895. از طریق تجزیه و تحلیل ساختاری مشخص شد که حذف یا جهش جدید اسید آمینه در مناطق NTD و RBD پروتئین اومیکرون اسپایک منجر به تغییرات زیادی در اپیتوپ آنتی ژنیک شد که منجر به از دست دادن فعالیت خنثی کننده بسیاری از آنتی بادی های خنثی کننده علیه اومیکرون مانند S477N و T478K بر روی RBD شد. , E484K, Q493R, G496S, Q498R, N501Y, Y505H, etc.

cistamche in immnunity

مطالعات قبلی آنتی بادی های خنثی کننده را با توجه به اپیتوپ های مختلف اتصال آنتی ژن بر روی RBD با تجزیه و تحلیل ساختار مجتمع های آنتی بادی های خنثی کننده SARS-CoV-2 و آنتی ژن های RBD که در پایگاه داده PDB حل شده اند، به کلاس های I-VI طبقه بندی کرده اند. در این مطالعه در مجموع 18 آنتی بادی از این 6 کلاس برای توانایی آنها در خنثی کردن پسودوویروس های WT و Omicron مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که اگرچه فعالیت خنثی کننده آنتی بادی های کلاس V ضعیف بود، اما تا حد زیادی تحت تأثیر جهش اومیکرون قرار نگرفت، در حالی که ۵ کلاس باقی مانده آنتی بادی ها تأثیر چندانی بر اومیکرون نداشتند. توانایی خنثی کنندهامیکرونبه طور قابل توجهی پایین تر از WT بود، که همچنین توضیح داد که چرا فعالیت خنثی کننده آنتی بادی های خنثی کننده تجاری علیه اومیکرون تا حد زیادی کاهش یافته است (تصویر 4).

سیستانچه و تونگکات علیدرایمنی

محققان همچنین توالی پروتئین اسپایک β-کروناویروس هایی را که از ACE2 برای تشخیص و آلوده کردن سلول های میزبان استفاده می کنند، مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند و دریافتند که ۱۱ اسید آمینه حفاظت شده در اتصال به ACE2 نقش دارند و این اسیدهای آمینه را می توان به گروه های I-IV تقسیم کرد. گروه من شامل 6 اسیدهای آمینه بسیار محفوظ G447, Y453, N487, Y489, T500, G502; گروه II شامل 5 اسید آمینه با خواص مشابه Y449/F/H, F456/L, Y473/F, F486/L, and Y505H, group III includes 5 less conserved amino acids G446/S/T, L455/S/Y, A475/P/S, G476/D and G496/S, group IV includes 5 highly variable amino acids K417/V/N/R/ T, E484/K/P/Q/V/A, Q493/N/E/R/Y, Q498/Y/H/R و N501/Y/T/D/S (شکل 6). در میان آن ها اسیدهای آمینه کمی در گروه I-II وجود دارند و حدس زده می شود که این دو گروه از اسیدهای آمینه ممکن است نقش مهمی در شناخت ACE2 و حفظ پایداری همشکلی پروتئین اسپایک داشته باشند، در حالی که اسیدهای آمینه در گروه III-IV جهش هایی در VOC دارند. برخی از آنتی بادی های خنثی کننده گزارش شده تا کنون، مانند XGv47، A23-58.1، و S2K146، اپیتوپ های اسید آمینه گروه I-II را تشخیص می دهند، بنابراین این آنتی بادی های خنثی کننده می توانند با ACE2 برای اتصال به پروتئین اسپایک رقابت کنند، و اپیتوپ های اتصال دهنده آنتی ژن به شدت محفوظ هستند، انتظار می رود به نسل جدیدی از آنتی بادی ها برای درمان و پیشگیری از اومیکرون و سویه های جهش یافته بالقوه جدید کروناویروس تبدیل شوند.

03. مناطق Conserved می تواند به عنوان جهت توسعه آنتی بادی نسل جدید استفاده می شود

محققان از روش SPR برای تشخیص قرابت پروتئین RBD اومیکرون به ACE2 استفاده کردند و دریافتند که نتیجه 2.8 برابر بیشتر از WT RBD است. با تجزیه و تحلیل ساختار سه بعدی اومیکرون اسپایک تریمر و ACE2، مشخص می شود که دو RBD در انطباق "up" بر روی پروتئین اومیکرون اسپایک وجود دارد که به دو ACE2 متصل می شود. اسیدهای آمینه اومیکرون یک برهم کنش را تشکیل می دهند که می تواند قرابت اسپایک به ACE2 را افزایش دهد، اما وجود جهش های K417N و E484 اتصال اسپایک به ACE2 را کاهش می دهد، بنابراین در مجموع مانند دیگر سویه های جهش یافته، پروتئین اسپایک اومیکرون میل افزایش یافته ای برای ACE2 دارد (شکل ۵).

شکل 5. تجزیه و تحلیل ساختاری مجتمع بین پروتئین اومیکرون اسپایک و ACE2

محققان همچنین توالی پروتئین اسپایک β-کروناویروس هایی را که از ACE2 برای تشخیص و آلوده کردن سلول های میزبان استفاده می کنند، مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند و دریافتند که ۱۱ اسید آمینه حفاظت شده در اتصال به ACE2 نقش دارند و این اسیدهای آمینه را می توان به گروه های I-IV تقسیم کرد. گروه من شامل 6 اسیدهای آمینه بسیار محفوظ G447, Y453, N487, Y489, T500, G502; گروه II شامل 5 اسید آمینه با خواص مشابه Y449/F/H, F456/L, Y473/F, F486/L, and Y505H, group III includes 5 less conserved amino acids G446/S/T, L455/S/Y, A475/P/S, G476/D and G496/S, group IV includes 5 highly variable amino acids K417/V/N/R/ T, E484/K/P/Q/V/A, Q493/N/E/R/Y, Q498/Y/H/R و N501/Y/T/D/S (شکل 6). در میان آن ها اسیدهای آمینه کمی در گروه I-II وجود دارند و حدس زده می شود که این دو گروه از اسیدهای آمینه ممکن است نقش مهمی در شناخت ACE2 و حفظ پایداری همشکلی پروتئین اسپایک داشته باشند، در حالی که اسیدهای آمینه در گروه III-IV جهش هایی در VOC دارند. برخی از آنتی بادی های خنثی کننده گزارش شده تا کنون، مانند XGv47، A23-58.1، و S2K146، اپیتوپ های اسید آمینه گروه I-II را تشخیص می دهند، بنابراین این آنتی بادی های خنثی کننده می توانند با ACE2 برای اتصال به پروتئین اسپایک رقابت کنند، و اپیتوپ های اتصال دهنده آنتی ژن به شدت محفوظ هستند، انتظار می رود به نسل جدیدی از آنتی بادی ها برای درمان و پیشگیری از اومیکرون و سویه های جهش یافته بالقوه جدید کروناویروس تبدیل شوند.

نتیجه

در این مطالعه از میکروسکوپ کریو الکترونی برای تجزیه و تحلیل مکانیسم اومیکرون اسپایک تریمر و مجتمع بین اسپایک تریمر و ACE2 استفاده شد و مکانیسم مولکولی افزایش عفونی و فرار ایمنی اومیکرون از طریق تجزیه و تحلیل ساختاری و آزمایش های بیوشیمیایی توضیح داده شد. دو گروه فوق از اپیتوپ های اتصال آنتی ژن بسیار حفاظت شده، مبنای نظری برای طراحی واکسن های طیف گسترده و خنثی کردن داروها فراهم می کنند.

از زمان شیوع COVID-19، ACROBiosystems از نزدیک به دنبال توسعه اپیدمی بوده است و فعالانه محصولات و خدمات با کیفیت بالا را برای اکثریت گروه های تحقیقاتی علمی و شرکت های R&D واکسن و آنتی بادی درمانی ارائه کرده است. پس از ظاهر شدن اومیکرون، تنها ۱۰ روز طول کشید تا با موفقیت یک سری آنتیگن های مورد نیاز برای تحقیقات مربوطه را بیان و تولید کند.

در این مطالعه، ACROBiosystems ارائه کننده های تحقیقاتی مهم و کمک های مهمی در بیان آنتی ژن و تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی انجام داد. در آزمایش تجزیه و تحلیل ساختار پروتئین اومیکرون اسپایک، پروتئین رسمی تریمر اسپایک (Cat.No. SPN-C52Hz) تولید شده توسط ACROBiosystems در توسعه پروژه مورد استفاده قرار گرفت.

سیستانچه برای فروشدرایمنی