در مطالعه اخیر منتشر شده در گزارش های علمیمحققان برای ارزیابی تغییرات التهابی مرتبط با بیماری کروناویروس 2019 (COVID-19) با استفاده از مدل‌های گورخرماهی، پپتیدهایی را از پروتئین اسپایک (S) کروناویروس 2 (SARS-CoV-2) با سندرم حاد تنفسی استخراج کردند.
زمینه
همه‌گیری کووید-19 همچنان میلیون‌ها انسان را تحت تأثیر قرار می‌دهد و با وجود واکسیناسیون و سایر تلاش‌های کاهش‌دهنده، امکانات مراقبت‌های بهداشتی را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهد. ظهور مداوم انواع جدید نگران کننده SARS-CoV-2 (VOCs) اثربخشی درمان های موجود را تهدید کرده است و توسعه عوامل جدید را تضمین می کند.
بهبود درک ما از پاتوفیزیولوژی COVID-19 می تواند به توسعه عوامل موثرتر برای بهبود استاندارد مراقبت و کاهش بار جهانی COVID-19 کمک کند. دستکاری کل ویروس مستلزم افزایش سطح ایمنی زیستی است و بنابراین، استراتژی‌های جایگزین، از جمله سنتز پپتید از پروتئین‌های SARS-CoV-2، می‌تواند راه‌حلی عملی‌تر و سریع‌تر ارائه کند.
در مورد مطالعه
در مطالعه حاضر، محققان بررسی کردند که آیا روش سنتز پپتید و مدل‌های گورخرماهی می‌تواند برای روشن کردن پاتوفیزیولوژی COVID-19 استفاده شود یا خیر.
این تیم برای سنتز دو پپتید PSPD2002 و PSPD2003 از پروتئین SARS-CoV-2 spike (S) تجزیه و تحلیل درون سیلیکونی انجام داد و آنها اعتبارسنجی شدند. درونکشتگاهی همچنین in vivo. پپتیدها با استفاده از آنتی اس ایمونوگلوبولین G (IgG) اندازه گیری شدند. مرتب سازی سلول های فعال شده با فلورسانس (FACS) برای به دست آوردن نوتروفیل ها و ماکروفاژها و ارزیابی فعال سازی و پاسخ های التهابی آنها به چالش پپتیدی انجام شد. درونکشتگاهی.
پس از آن، پپتیدها به لاروهای گورخرماهی تراریخته برای ارزیابی پلاریزاسیون ماکروفاژها، بقا و بیومارکرهای استرس اکسیداتیو پس از شش روز لقاح تزریق شدند. پپتیدهای مشتق از پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) خالص شدند. آنزیم تبدیل کننده آنژیوتانسین انسانی 2 (ACE2) از ساکارومایسس سرویزیه سویه در مخمر BY4742 برای ارزیابی اثرات پپتیدها بر فعالیت ACE2 بیان شد.
علاوه بر این، شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی (MD) انجام شد. برای ارزیابی التهاب مرتبط با COVID-19 از میکروسکوپ کانفوکال (CFM) استفاده شد و بافت‌های طحال، کبد، روده و عضله گورخرماهی برای بررسی هیستوپاتولوژیک به دست آمد. سطوح استرس اکسیداتیو اندازه گیری شد و سنجش سمیت سلولی انجام شد.
نشانگرهای استرس اکسیداتیو شامل اکسید نیتریک (NO)، گونه‌های فعال اسید تیوباربیتوریک (TBARS)، گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) و پراکسید هیدروژن (H) بودند.2O2). سطح پروتئین با استفاده از سنجش ایمونوسوربنت متصل به آنزیم (ELISA) اندازه گیری شد. فلوسیتومتری برای ارزیابی فعال‌سازی نوتروفیل مبتنی بر L-سلکتین متصل به غشاء (CD62L) انجام شد و سلول‌های AMJ2-C11 ماکروفاژ آلوئولی موشی برای ارزیابی سمیت سلولی مورد استفاده قرار گرفتند.
نتایج
پپتیدها از مناطقی از برهمکنش قوی S-ACE2 مشتق شدند. سنجش‌های درون سیلیکونی و شبیه‌سازی‌های MD نشان داد که مولکول‌های پپتید مبتنی بر پروتئین S به طور پایدار به گیرنده‌های ACE-2 متصل شده‌اند و با مولکول‌های چسبندگی و گیرنده‌های دیگر از گورخرماهی و انسان، از جمله گیرنده سلول T (TCR) و سازگاری بافتی اصلی تعامل دارند. مجتمع (MHC).
PSPD2002 اتصال با گیرنده های ACE2 را در گورخرماهی و انسان با مقادیر 7.4- و 8.0- کیلوکالری در مول نشان داد. مقادیر میل ترکیبی مربوط به PSPD2003 به ترتیب 2/8- و 1/8- کیلوکالری در مول بود. ماکروفاژهای تحریک شده با پپتید افزایش تولید اکسید نیتریک، لیگاند-2 موتیف کموکاین CXC (CXCL-2)، و فاکتور نکروز تومور آلفا (TNF-α) را نشان دادند.
تلقیح پپتید در لاروهای گورخرماهی فرآیندهای التهابی را تحریک می کند که با به کارگیری ماکروفاژها، تغییرات هیستوپاتولوژیک و افزایش مرگ و میر مشخص می شود، که با تغییرات مشاهده شده در بیماران COVID-19 قابل مقایسه است. هر دو پپتید را می توان اندازه گیری کرد درونکشتگاهی و توسط anti-S IgG شناسایی شدند. آنها پتانسیل آنتی ژنی قوی نشان دادند و با گورخرماهی و گیرنده های ایمونولوژیک انسان تعامل داشتند. بنابراین، پپتیدها می‌توانند برای ساخت واکسن‌های کووید-۱۹ و سایر روش‌های درمانی استفاده شوند.
PSPD2003 تولید اکسید نیتریک وابسته به دوز را نشان داد و PSPD2003 تولید CXCL2 و TNF-α را القا کرد. نوتروفیل ها توسط PSPD2002 و PSPD2003 به ترتیب در 10.0 و 100.0 میکروگرم بر میلی لیتر تحریک شدند. با این حال، پپتیدها نمی توانند فعالیت CD62L را بر روی سطح سلولی، صرف نظر از وجود یا عدم وجود لیپوپلی ساکارید (LPS) تعدیل کنند. یافته‌ها نشان داد که پپتیدها پاسخ‌های پیش التهابی با واسطه ماکروفاژها را تولید می‌کنند.
PSPD2002 (10.0 میکروگرم بر میلی‌لیتر) و PSPD2003 (1.0 و 10.0 میکروگرم در میلی‌لیتر) میزان بقای حیوانات را کاهش دادند و PSPD2003 التهاب شدیدتری نسبت به PSPD2002 ایجاد کرد که نشان می‌دهد PSPD2003 سمیت سلولی بیشتری نسبت به PSPD2002 داشت. غلظت‌های بالاتر پپتید باعث التهاب سریع‌تر شد و در دو روز پس از ایمن‌سازی به اوج خود رسید و به دنبال آن رفع سریع‌تر شد. تزریق پپتید باعث کاهش H2O2 و سطح سوپراکسید دیسموتاز (SOD) اما افزایش تولید مالون دی آلدئید (MDA). PSPD2002 سطوح نیتریت را کاهش داد، در حالی که PSPD2003 سطوح کاتالاز (CAT) را افزایش داد.
میزان نفوذ ایمونولوژیک با پروفایل های ردوکس لارو گورخرماهی در ارتباط است. یافته‌های آنالیز Docking نشان داد که مقادیر میل ترکیبی برای همه برهم‌کنش‌های پپتید-آنتی‌اکسیدان به طور منفی از آستانه -6.00 کیلوکالری در مول فراتر رفت. برای فعل و انفعالات PSPD2022 با CAT و SOD، تیم به ترتیب مقادیر میل ترکیبی 6.70- و 7.20- کیلوکالری در مول را به دست آورد. در مورد PSPD2003، مقادیر میل ترکیبی برای آنزیم های مربوطه به ترتیب -7.20 و -6.60 کیلوکالری در هر مول بود.
نتیجه
به طور کلی، یافته‌های مطالعه نشان داد که سنتز پپتید می‌تواند یک رویکرد ارزشمند برای ارزیابی التهاب مرتبط با SARS-CoV-2 در میزبان باشد. علاوه بر این، گورخرماهی ممکن است در مطالعات حیوانی برای شبیه سازی التهاب مرتبط با COVID-19 در انسان استفاده شود.