همه واکسن‌های کووید-19 که در حال حاضر استفاده می‌شوند، آنتی‌ژن پروتئین S تثبیت‌شده با پیش‌فیوژن، مبتنی بر S-2P هستند. S2-P، در حالت prefusion، از طریق یک استراتژی طراحی مبتنی بر ساختار مهندسی شده است. مرحله اول مستلزم قرار دادن دو باقیمانده پرولین، K986P و V987P (S-2P) است که بین دامنه مارپیچ مرکزی (CH) و ناحیه تکرار هپتاد 1 (HR1) نگهداری می شود، و با قرار دادن پرولین های اضافی، F817P، A892P اصلاح می شود. , A899P, A942P (HexaPro). آخرین مرحله بسیار مهم است، زیرا نیازمند آزمایش صدها جهش تک نقطه‌ای برای شناسایی آنتی‌ژنی با ثبات، ترکیب و سطوح بیان ترجیحی است.
اگرچه واکسیناسیون موش‌ها با S2D14 یا S-2P باعث ایجاد تیترهای IgG قابل مقایسه شد، S2D14 پاسخ عملکردی بالاتری را ایجاد کرد که به طور مؤثرتری سویه Wuhan-Hu1 و آلفا، بتا و دلتا VOCs را نسبت به S-2P خنثی کرد. پاسخ عملکردی ناشی از S2D14، هنگامی که با بیان افزایش یافته آن ترکیب شود، می تواند به اثرات کاهش دوز تبدیل شود. همچنین ممکن است هنگامی که توسط پلتفرم‌های جایگزین، مانند اسید ریبونوکلئیک پیام‌رسان (mRNA) یا ناقل‌های ویروسی دارای قابلیت تکثیر ارائه می‌شود، به دوز پایین‌تری تبدیل شود.
bioRxiv گزارش‌های علمی مقدماتی را منتشر می‌کند که توسط همتایان بررسی نمی‌شوند و بنابراین، نباید به‌عنوان نتیجه‌گیری، راهنمای عمل بالینی/رفتار مرتبط با سلامتی در نظر گرفته شوند یا به عنوان اطلاعات ثابت در نظر گرفته شوند.
در میان نگرانی‌های فزاینده مبنی بر اینکه واکسن‌های مورد استفاده در حال حاضر بیماری کروناویروس 2019 (COVID-19) کارایی خود را در برابر انواع جدید SARS-CoV-2 مانند Omicron از دست می‌دهند، نیاز اساسی به آنتی ژن‌های پروتئین S شبیه S-2P وجود دارد. استفاده از آنتی ژن های S بهبود یافته در واکسن های آینده، حفاظت در برابر انواع نگران کننده SARS-CoV-2 (VOCs) از جمله Omicron را گسترش می دهد.
در مورد مطالعه
در مقایسه با S-2P، ایمن‌سازی موش‌ها با دوز 0.3 میکروگرم از S2D14 باعث ایجاد تیتر nAb 10 برابری در برابر سویه Omicron نسبت به سویه Wuhan-Hu1 شد، در نتیجه به استفاده از S2D14 به عنوان داربست برای اصلاحات اضافی اشاره کرد که می‌تواند Ab را بهبود بخشد. پاسخ‌هایی علیه Omicron یا سایر انواع در حال ظهور SARS-CoV-2.
نتیجه گیری
در مطالعه اخیر ارسال شده به bioRxiv* سرور، محققان ساختار تریمری پروتئین اسپایک (S) سندرم حاد تنفسی کرونا 2 (SARS-CoV-2) را جهش دادند تا یک آنتی ژن S prefusion جدید، S2D14 طراحی کنند.
مطالعه: طراحی ساختاری و محاسباتی یک آنتی ژن اسپایک SARS-2 با افزایش قرار گرفتن در معرض دامنه اتصال گیرنده و بهبود ایمنی زایی. اعتبار تصویر: creativeneko/Shutterstock
زمینه
یک نقشه مولکولی جامع از پاسخ ایمنی ایجاد شده توسط S2D14 همچنین می‌تواند به مقایسه بین ویژگی‌های پلی کلونال ناشی از پس از واکسیناسیون یا عفونت طبیعی کمک کند، که به نوبه خود می‌تواند به طرح‌های واکسن آینده کمک کند. مطالعات آینده باید بررسی کنند که آیا جهش در S2D14 ممکن است اپی توپ های جدیدی را معرفی کند و تأثیر آنها را بر ایمنی سلول T ارزیابی کند.
*تذکر مهم
مطالعه حاضر شکاف دانش تعیین‌کننده‌های مولکولی آنتی‌ژن‌های S بهبود یافته را پر کرد، که در اطلاع‌رسانی به طراحی واکسن‌های آینده مبتنی بر S با توانایی ایجاد حفاظت گسترده در برابر انواع در حال ظهور SARS-CoV-2 ارزشمند است.
آنتی ژن جدید S prefusion حاصل، که اکنون S2D14 نامیده می شود، خواص بیوشیمیایی و بیوفیزیکی برتری نسبت به S-2P نشان داد، به علاوه توانایی بالاتری در برانگیختن آنتی بادی های خنثی کننده (nAbs) علیه سویه اجدادی SARS-CoV-2 ووهان-Hu1 و VOC ها در موش ها.
برای تجزیه و تحلیل مقایسه ای داده های اتصال و خنثی سازی IgG از گروه های واکسینه شده S-2P و S2D14، تیم از یک مدل ANOVA برازش داده شده با log10 استفاده کرد. این نوع واکسن، دوز، زمان و داده‌های تعامل را به عنوان عوامل ثابت در نظر گرفت و همگنی واریانس‌ها را بین گروه‌ها در نظر گرفت. این مدل پاسخ‌ها به واکسن‌های S-2P و S2D14 را با دوز و میانگین هندسی محاسبه‌شده تیتر (GMT) و نسبت‌های میانگین هندسی (GMR) با فواصل اطمینان 95 درصدی (CIs) مقایسه کرد.
یافته های مطالعه
برای این کار، محققان یک الگوریتم طراحی، Protein Repair One-Stop Shop (PROSS) را تطبیق دادند که از تراز چند دنباله ای (اطلاعات تکاملی) یک پروتئین، در این مورد، گلیکوپروتئین های مربوط به بتاکوروناویروس، برای شناسایی باقی مانده های اسید آمینه عملکردی بیشتر استفاده می کند. یک پروتئین بهینه‌سازی توالی ترکیبی روزتا سازه‌هایی با پروفایل‌های انرژی مطلوب‌تر نسبت به مدل آنتی ژن S اصلی ایجاد کرد.
این تیم تعداد استراتژی های طراحی را به سه کاهش داد تا 12 ساختار طراحی در هر استراتژی برای آزمایش به دست آید. علاوه بر این، آنها از هر گروه یک طرح را برای تولید، تصفیه و درونکشتگاهی تحلیل و بررسی. طرح 14 بیانی شش برابر بالاتر نسبت به S-2P نشان داد. این گیرنده آنزیم مبدل آنژیوتانسین انسانی 2 (ACE2) را با یک ثابت اتصال تفکیک تعادلی (K) متصل کرد.D) در محدوده picomolar و میل اتصال قابل مقایسه با S-2P.
برای in vivo در آزمایش‌هایی برای ارزیابی ایمنی‌زایی S2D14 در مقابل S-12P، محققان از موش‌های ماده 7 تا 8 هفته‌ای BALB/c استفاده کردند و آنها را با سه میکروگرم (μg) یا 0.3 میکروگرم از پروتئین S ادجوانت‌شده با AS03 واکسینه کردند، کمی قبل از تجویز داخل عضلانی مخلوط شدند. آنها این واکسن را دو بار به فاصله سه هفته تزریق کردند. آنها نمونه‌های سرمی را از همه موش‌ها دو بار، سه هفته پس از واکسیناسیون اول (پس از اول) و دو هفته پس از واکسیناسیون دوم (پس از واکسیناسیون دوم) جمع‌آوری کردند.
آنها پاسخ های آنتی بادی اختصاصی S-2P را با استفاده از روش خنثی سازی شبه ویروس سویه ووهان (PVN) ارزیابی کردند. به همین ترتیب، آنها از روش ایمونوسوربنت متصل به آنزیم (ELISA) برای اندازه گیری آنتی بادی های متصل شونده به ایمونوگلوبولین G (IgG) در سرم حیوانات آزمایش استفاده کردند. آنها همچنین آنتی بادی های خنثی کننده را در نمونه های سرم پس از II با استفاده از سنجش PVN با آلفا، بتا، دلتا و Omicron VOC اندازه گیری کردند.
سنجش فلورمتری اسکن تفاضلی (DSF) نشان داد که انتقال ذوب (Tمتر1) مقادیر طراحی 14، که نشان دهنده بهبود پایداری حرارتی است، قابل مقایسه با S-2P بود. میکروسکوپ الکترونی برودتی (cryo-EM) طرح 14 نیز اندازه ذرات مورد انتظار و ویژگی‌های ساختاری ثانویه را نشان داد.
