Новое исследование Бостонской детской больницы, опубликованное в журнале Science, объясняет, почему Delta так легко распространяется и так быстро заражает людей, и предлагает более целевую стратегию для разработки будущих вакцин и лечения COVID-19, пишет Курсор.
Прошлой весной руководитель исследования Бинг Чен, доктор философии, показал, как несколько более ранних штаммов SARS-CoV-2 (Alpha, Beta, G614) стали более заразными, чем исходный вирус. Каждый штамм получил генетическое изменение, которое стабилизировало спайковый белок — поверхностный белок, на котором основаны современные вакцины. Эта мутация увеличила способность варианта проникать в клетки.
Штамм Дельта, который появился вскоре после этого, является наиболее заразным из известных на сегодняшний день. Чен и его коллега попытались понять, почему.
«Мы думали, что должно произойти что-то совсем другое, потому что Дельта выделяется среди всех вариантов. Мы обнаружили свойство, которое, как мы думаем, объясняет его способность к передаче и до сих пор кажется уникальным для Дельта», — говорит Чен.
Чтобы SARS-CoV-2 заразил наши клетки, его шипы сначала связываются с рецептором, называемым ACE2. Затем шипы резко меняют форму, складываясь сами по себе. Это резкое движение соединяет внешнюю мембрану вируса с мембранами наших клеток.
Используя два типа клеточных анализов, Чен и его коллеги продемонстрировали, что шипованный белок Delta особенно хорошо подходит для слияния мембран. Это позволило смоделированному Дельта-вирусу инфицировать клетки человека намного быстрее и эффективнее, чем другие пять вариантов SARS-CoV-2.
«Для синтеза мембран требуется много энергии и катализатор. Среди различных вариантов Дельта выделялась своей способностью катализировать слияние мембран. Это объясняет, почему дельта передается намного быстрее, почему вы можете получить ее после более короткого воздействия и почему она может инфицировать больше клеток и производить такую высокую вирусную нагрузку в организме», — объясняет Чен.
Чтобы узнать, как мутации в вариантах влияют на структуру белка-шипа, Чен и его коллеги использовали криоэлектронную микроскопию с разрешением до атомного уровня. Они визуализировали спайковые белки из вариантов Delta, Kappa и Gamma и сравнили их с шипами из ранее охарактеризованных вариантов G614, Alpha и Beta.
Все варианты имели изменения в двух ключевых частях белка-шипа, которые распознаются нейтрализующими антителами нашей иммунной системы: рецептор-связывающий домен (RBD), который связывается с рецептором ACE2, и N-концевой домен (NTD). Мутации в любом домене могут сделать нейтрализующие антитела менее способными связываться со спайком.
«Первое, что мы заметили в Delta, это то, что произошло большое изменение NTD, которое отвечает за его устойчивость к нейтрализующим антителам. RBD также изменился, но это привело к небольшому изменению устойчивости к антителам. Delta по-прежнему оставалась чувствительной ко всем тестированным нами антителам, нацеленным на RBD», — говорит Чен.
Рассматривая другие варианты, исследователи обнаружили, что каждый из них модифицировал NTD по-разному, изменяя его контуры. RBD также был видоизменен, но изменения были более ограниченными. В целом структура RBD оставалась относительно стабильной для всех вариантов, вероятно, сохраняя свою решающую роль в связывании с рецептором ACE2. Поэтому исследователи считают, что RBD — более благоприятная мишень для следующего поколения вакцин и лечения антителами.
«Возможно, наиболее эффективно нацелить RBD — сосредоточить иммунную систему на этом критическом домене, а не на всем спайковом белке», — уточняет Чен.
