Đikić o važnim saznanjima za dobivanje cjepiva: Objašnjeni detalji ulaska virusa u ljudsku stanicu

Skupina stručnjaka s prestižnih njemačkih znanstvenih institucija objavila je u ovom broju Sciencea, jednog od dva najutjecajnija svjetska znanstvena časopisa, rad u kojem se iznose otkrića koja bi mogla snažno utjecati na konačno dobivanje što efikasnijeg cjepiva protiv novog koronavirusa SARS-CoV-2.

Važnost S proteina

U studiji znanstvenici s EMBL-a, Instituta Max Planck i Paul Erlich Instituta, uz ostale, bave se proteinom šiljastih izdanaka, odnosno spike, S proteina, koji je neophodan za ulazak virusa u ljudsku stanicu. Osim toga, taj protein je ciljano mjesto na kojem se zasnivaju potencijalna cjepiva protiv ovog virusa koji je svijet bacio na koljena. Hrvatski ugledni znanstvenik prof. dr. sc. Ivan Đikić sa Sveučilišta Goethe u Frankfurtu, koji je i član Instituta Max Planck, izravno je upoznat s radom dvojice glavnih autora studije, Martina Becka i Gerharda Hummera.

– Rad je privukao dosta pažnje jer je vizualizirao funkciju šiljak (S) proteina pri kontroli ulaska virusa SARS-CoV-2. Osim toga, objašnjen je i utjecaj N glikana na sposobnost S proteina da inficiraju stanicu. Na Max Plancku usko surađujem s kolegama Beckom i Hummerom. Primjerice, na našem zadnjem radu o SARS-CoV-2 proteazi kolega Hummer bio je jedan od važnih suradnika. Obojica su vrlo impresivni znanstvenici jer kombiniraju modernu elektroničku mikroskopiju s modeliranjem i zato su i uspjeli opisati sve te dinamičke promjene na površini prirodnog virusa – kaže prof. Đikić.

Kao glavna otkrića u radu ističe impresivne tomografske slike cijelih SARS-CoV-2 viriona, a posebno detaljne strukture S proteina. Ti rezultati objašnjavaju detalje ulaska virusa u ljudsku stanicu te doprinose razvoju sigurnih cjepiva.

– S protein potreban je koronavirusu SARS-CoV-2 za ulazak u stanicu i glavni je fokus razvoja velike većine cjepiva. Taj S protein veže se na ljudski protein ACE2 na površini stanice koji posreduje pri ulasku virusa. ACE2 protein određuje tkivni i stanični tropizam, to jest određuje koje stanice u našem tijelu će biti inficirane. Primjerice, primijećeno je da neuroni za miris i okus imaju veću izraženost ACE-2 proteina što može objasniti česte simptome gubitka mirisa i okusa kod oboljelih od COVID-19. Osim toga, primijećeno je da je kod djece mlađe od deset godina ekspresija ACE2 proteina manja što se dijelom smatra razlogom slabije zaraze kod djece. Virusni šiljasti protein značajno je glikoziliran i javlja se uglavnom u zatvorenoj prefuzijskoj konformaciji u prirodnom ambijentu na površini virusa. Šiljasti protein prvo treba biti aktiviran proteazama na površini ljudske stanice koje cijepaju njegov manji dio što dovodi do „otvorene“ konformacije S proteina koji tek tada omogućuje fuziju virusa s ljudskom membranom i ulazak genetskog materijala u stanicu – objašnjava stručno hrvatski znanstvenik.

Iz dobivenih simulacija vidi se kako je protein šiljastih izdanaka vrlo fleksibilan i pokretan, kao da pleše cijelo vrijeme. Šiljak (S) protein u dijelu koji ga spaja s virusnom membranom ima tri zgloba, koji daju tijelu proteina neočekivanu orijentacijsku slobodu. Na taj način se omogućava skeniranje površine stanice domaćina i uspješniji ulazak u stanicu domaćina, višestrukim ubodima – kaže hrvatski znanstvenik nastavljajući kako su dosadašnja cjepiva većinom usredotočena na stvaranje neutralizirajućih protutijela koja blokiraju infekciju vezanjem na S protein virusa.

Stoga je razumijevanje detalja same strukture S proteina kao i glikana koji su povezani na površini S proteina od velikog značaja za uspješno stvaranje cjepiva. Trenutačno postoji već nekoliko uznapredovalih kandidata za cjepivo u kliničkim istraživanjima, zanimalo nas je koje od njih bi prema ovim novim saznanjima moglo biti krajnje efikasno.

Oxfordsko cjepivo

– Vjerujem da će više cjepiva biti efikasno, neštetno i odobreno za upotrebu početkom sljedeće godine, no najvažnije pitanje na koje još za sada nemamo odgovor jest koliko dugo će trajati zaštita cjepivom. Pri tome mislim i na titar protutijela, ali i utjecaj stanične imunosti, memorijskih stanica. Sve je još uvijek velika nepoznanica jer dosadašnji radovi zbog kratkoće ispitivanja ne mogu dati konkretan odgovor. Prema do sada dostupnim podacima oxfordsko cjepivo ima najpozitivnije rezultate. Oni koriste tehnologiju temeljenu na adenovirusu koja je već uspješno korištena za stvaranje cjepiva na druge viruse. Sličnu tehnologiju koristi i rusko cjepivo. Tehnologija mRNA, glasničke RNA, novija je i brza te se razvija u SAD-u i Njemačkoj. Pitanje je koliko je snažno poticanje imunosti i stvaranja dugotrajnosti kod tih vrsta cjepiva. Do kraja godine vidjet ćemo i te rezultate. Trebamo biti oprezni, strpljivi i kritični s konačnim rezultatima – govori prof. Đikić. Ističe kako su autori pokazali vrlo bogatu dekoraciju glikanima na S proteinu što može imati i utjecaj na djelotvornost cjepiva.

– Vjeruje se da glikani održavaju prirodnu fleksibilnost S proteina. Osim toga, glikanski omotač štiti S proteine i od mogućih protutijela. To ima, naravno, i važan utjecaj i na djelotvornost budućih cjepiva jer su dosadašnji napori bili usmjereni samo na prezentaciju pročišćenih S proteina koji nemaju te prirodne glikane na svojoj površini. Pitanje je stoga kakva će biti djelotvornost i dugotrajnost budućih protutijela koja su stvorena protiv S proteina koji nemaju taj prirodni sloj glikana – pita se prof. Đikić. Rad je temeljen i na visokoj tehnologiji gdje je napredak u području krioelektroničke mikroskopije za koju je prije nekoliko godina dodijeljena Nobelova nagrada, napravio pravu revoluciju u znanosti. – Posebnim korištenjem krioelektroničke tomografije prirodno izoliranih virusa u ovom radu može se prodrijeti u atomske tajne ponašanja virusa i njegovih proteina. Ovakvi detalji izrazito će biti važni u budućnosti jer mogu poslužiti i za strukturalnu rekonstrukciju cijelih viriona i bolje razumijevanje bolesti COVID-19, ali i drugih virusa, te djelotvornost cjepiva – govori hrvatski znanstvenik.