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¿Podemos atacar a los virus uniendo proteínas y similares a sus caparazones?

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No he investigado esto por mucho tiempo, pero una búsqueda inicial no arrojó nada.

El VIH usa ciertos correceptores para ingresar a nuestras células. ¿Podríamos inundar el torrente sanguíneo con proteínas especialmente diseñadas que imitan los receptores celulares, ya sea bloqueando el virus de las células vulnerables o incluso haciendo que el virus libere su material genético (ejc. Prematuro para virus…: |), para que pueda ¿No te escapas accidentalmente e infectas una célula de todos modos? Parece una idea obvia, por lo que el hecho de que no esté sucediendo ya debe significar que hay una serie de desafíos. Básicamente diseñamos una proteína que actúa como una camisa de fuerza, con etiquetas que permiten que nuestro cuerpo la reconozca como un cuerpo 'amigable'. Sin embargo, las células T usan el mismo receptor, así que ¿hay formas de identificar una célula T en comparación con un virión del VIH?

Obviamente, esto no evitaría que algunos virus logren infectar células reales, pero con el tiempo, si podemos atacar lo suficiente, digamos 2/3 de los viriones, para cada generación, podríamos dañar seriamente a la población y tal vez mantenerla bajo control.


Sí, eso debería ser posible. Y es una de las formas en que funcionan los anticuerpos. Ya se utiliza como tratamiento contra la rabia. Allí recibe una dosis de inmunoglobulinas dirigidas contra el virus de la rabia junto con la vacuna. Las inmunoglobulinas neutralizan el virus.

Lo mismo es posible cuando se vacuna contra las proteínas de la superficie que utiliza un virus para acoplarse a una célula. Con los anticuerpos resultantes, este acoplamiento se dificulta al menos, si no se evita por completo. Y hay resultados interesantes de la investigación del Ébola que utilizó un inhibidor de molécula pequeña para identificar la proteína que es importante para la unión celular del virus. Se llama NPC1, cuando el receptor en la superficie del virus está bloqueado, no puede tener lugar el acoplamiento. Este será uno de los enfoques para realizar una terapéutica. Consulte aquí para obtener más detalles.

Y, por supuesto, es posible diseñar más moléculas; el problema es encontrar sustancias que no interfieran con las funciones corporales o que estimulen otras vías.


Este enfoque en realidad funciona en casi cualquier cosa, dadas suficientes proteínas y "duelo" a nanoescala.

Hubo un experimento hace unos años en el que los científicos envolvieron membranas celulares normales alrededor de perlas de poliuretano. La superficie parece una célula normal, lo que le permite absorber toxinas y atrapar virus.

Luego está el enfoque ofensivo en el que se utilizan proteínas para bloquear estructuras en un virus, evitando que reconozca y entre en las células huésped. Alternativamente, podría incluir estructuras inmunorreactivas en esas proteínas, pintándolas para su limpieza.

Este enfoque también funciona con bacterias. Bloquear los canales de la membrana que se utilizan para deshacerse de los desechos, o cubrir completamente las bacterias con basura pegajosa que les "duele" y les impide comer. Construye proteínas excepcionalmente pesadas que se unen a los flagelos bacterianos y evitan que se muevan.

Escalarlo a parásitos de gusanos. Construyen proteínas que se adhieren a la boca y se niegan a salir. Mientras lo hace, construya otro conjunto que se adhiera al extremo opuesto del tracto digestivo de los gusanos, evitando que coman o eliminen los desechos. Es un gran dolor de cabeza y un dolor en el trasero, al mismo tiempo.


Purdue trabaja para transformar el virus del Ébola de asesino a sanador

WEST LAFAYETTE, Indiana - Al rediseñar el caparazón del Ébola, los investigadores de la Universidad de Purdue han transformado el temido virus en un caballo de batalla benévolo para la terapia génica, y como uno de los primeros portadores de genes que se puede inhalar en lugar de inyectar, podría resultar valioso en la lucha contra la enfermedad pulmonar.

Si bien reemplazar los genes que causan infecciones dentro de un retrovirus normalmente dañino con material genético útil es una práctica de investigación relativamente común, David Sanders y sus colegas han ido un paso más allá de esta técnica.

El grupo, que también incluye a Anthony Sánchez de los Centros para el Control de Enfermedades y al estudiante graduado de Purdue Scott Jeffers, ha encontrado una forma de simplificar también la capa externa del ébola, haciéndola más fácil de producir en un laboratorio y más eficaz en la entrega de genes a personas defectuosas. células. Dado que el ébola no modificado entra y ataca los pulmones, las células pulmonares defectuosas podrían beneficiarse más de la terapia basada en este descubrimiento.

"Estamos agregando una nueva herramienta a la caja de herramientas de la terapia génica", dijo Sanders, profesor asociado de ciencias biológicas en la Facultad de Ciencias de Purdue. "Hasta este punto, los retrovirus modificados solo podían inyectarse. Ahora tenemos un método potencial para tratar las afecciones pulmonares con un retrovirus inhalado que se produce más fácilmente en el laboratorio que la versión que se encuentra en la naturaleza".

La investigación aparece en el Journal of Virology del domingo (15/12).

La terapia génica es la introducción de nuevo material genético en un organismo para beneficio médico, como la corrección del defecto genético responsable de la fibrosis quística. Si bien a menudo se piensa que los virus son dañinos, su capacidad para introducir nuevos genes en las células les da un gran potencial para la terapia génica.

Por lo general, un virus inyecta su propio material genético en una célula, pero los científicos han aprendido a "tomar prestada" la capa externa de un virus dañino y llenarla con otro material genético beneficioso que cura en lugar de dañar al receptor. Estos caparazones están hechos de proteínas, moléculas enormemente complejas formadas a partir de largas cadenas de aminoácidos. Son estas proteínas las que permiten que un virus se adhiera y penetre en las membranas celulares, pero su complejidad crea dificultades para los investigadores.

"La recreación de carcasas en un laboratorio es un negocio complicado y que requiere mucho tiempo", dijo Sanders. "Queríamos encontrar una manera de reducir nuestra carga de trabajo".

Para un investigador viral como Sanders, la cadena de aminoácidos de una proteína puede leerse como el esquema de un automóvil. Si una sección de cadena parece repetirse en muchos virus diferentes, es una apuesta segura que parte de la cadena cumple alguna función esencial.

"Si nunca hubiera visto un automóvil pero quisiera saber qué necesitaría para construir uno, podría mirar los planos de muchos modelos y ver qué partes eran comunes a todos los automóviles", dijo Sanders. "Se podría concluir que, si bien un motor era esencial, aún se podía construir un automóvil que funcionara sin elevalunas eléctricos. Hacemos el mismo tipo de cosas con los virus para construir proyectiles que harán lo que queremos".

El equipo de Sanders examinó las variantes de proteínas que componían las cáscaras de todas las diferentes cepas de Ébola y notaron que una cadena particular de aminoácidos seguía apareciendo.

"Todas las cepas de Ébola tienen una capa de proteína formada por una secuencia de aproximadamente 675 aminoácidos, y notamos que una sección de esa larga cadena, de 181 aminoácidos, para ser precisos, tenía un carácter químico sorprendentemente similar", dijo Sanders. dijo. "Eso nos dijo que esa sección probablemente tenía la misma función bioquímica en cada cepa del virus".

Pero si bien las similitudes parecían indicar que la sección era importante, el grupo notó una sutil diferencia que les hizo concluir lo contrario. Si bien los aminoácidos eran más o menos iguales, aparecían en diferentes secuencias de una cepa a otra.

"Creemos que esa sección de la cadena solo es importante para disimular el virus del sistema inmunológico", dijo Sanders. "Es un trabajo de pintura protectora, no un pistón. Nuestros virus no necesitan esconderse del sistema inmunológico porque no se replican dentro de las células que invaden, cambian genes buenos por malos y desaparecen. Así que lo razonamos era innecesario incluir esa sección en nuestros virus; podríamos hacer que nuestro ébola pasara por la línea de ensamblaje más rápido si se saltaba el trabajo de pintura ".

Armado con esta hipótesis, el grupo eliminó esos 181 aminoácidos de la cuerda y construyó un caparazón con el resto. Los esfuerzos del equipo dieron sus frutos: su caparazón modificado contra el ébola no solo demostró ser eficaz para adherirse a las membranas celulares, sino que también entregó su carga útil genética de manera más eficiente.

"Logramos cortar más del 25 por ciento de la cuerda y descubrimos que el retrovirus transferiría genes de manera incluso más efectiva que uno con una capa 'natural' de ébola", dijo Sanders. "Ahora tenemos un vehículo que potencialmente puede llevar genes directamente a los pulmones, lo que antes no era factible".

El siguiente paso será intentar corregir ciertos genes defectuosos dentro de las células pulmonares. La fibrosis quística y el cáncer de pulmón son enfermedades que el grupo de Sanders espera abordar.

"La fibrosis quística es la enfermedad genética grave más común entre los caucásicos en el mundo", dijo Sanders. "El cáncer de pulmón es la principal causa de muerte por cáncer tanto en hombres como en mujeres, por lo que las terapias para contrarrestar estas enfermedades serían un logro maravilloso".

Por el momento, Sanders dijo que le complace que los caparazones de virus se puedan simplificar y sigan siendo herramientas eficaces.

"Es una noticia alentadora para otros investigadores de terapia génica", dijo. "Si también podemos simplificar otros caparazones de virus, significará menos tiempo y energía en el laboratorio, lo que se traduce en ahorros para la industria médica".

Esta investigación fue patrocinada por la Cystic Fibrosis Foundation y la Purdue Research Foundation.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Purdue. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.


Algunas verdades extrañas sobre los virus y el virus Covid-19

Imágenes combinadas de una animación médica en 3D, que representan la forma del coronavirus y el. [+] vista en sección transversal. La imagen muestra los elementos principales, incluida la proteína Spike S, la proteína HE, la envoltura viral y el ARN helicoidal.

Crédito: https://www.scientificanimations.com. Este trabajo es gratuito y puede ser utilizado por cualquier persona para cualquier propósito.

El virus que ha devastado el mundo este año, el SARS-CoV-2, no es un organismo vivo. Los virus no están vivos. Piense en ellos en cambio como máquinas biológicas, increíblemente pequeñas.

¿Qué es exactamente un virus? Muchas personas ajenas al mundo de la ciencia y la medicina no lo saben realmente, por lo que hoy describiré solo algunas de sus características esenciales.

Los virus tienen, en general, solo dos funciones: invaden sus células y luego toman prestada la maquinaria de sus propias células para copiarse a sí mismos. (Nota: para simplificar, estoy describiendo virus que infectan a los humanos, pero en realidad infectan a casi todos los seres vivos, desde bacterias hasta plantas y animales). Después de hacer muchas copias, estallan, generalmente destruyendo la célula que han invadido. y hazlo de nuevo.

Aquí hay una cosa extraña acerca de los virus. Todos los seres vivos de este planeta están hechos de instrucciones codificadas en el ADN. Algunos virus también están hechos de ADN, pero muchos están hechos de ARN. El ARN se parece mucho al ADN, pero no tiene esa famosa estructura de hélice de doble hebra, es solo una hebra.

Ahora considere lo pequeños que son. El virus Covid-19, SARS-CoV-2, tiene solo 29 genes que están codificados en poco menos de 30.000 letras de ARN. Otros virus pueden ser incluso más pequeños: el virus de la influenza tiene solo 10 genes, codificados en 13.588 letras de ARN. En contraste, el genoma humano tiene alrededor de 3 mil millones de letras de ADN y más de 20,000 genes. En otras palabras, nuestro genoma tiene 100.000 veces más información codificada que el virus Covid-19.

Y, sin embargo, estas simples máquinas con un puñado de genes pueden destruirnos. Piense en ello como arrojar una llave a un motor en marcha: la llave es simple, pero eso no significa que no pueda estropear el funcionamiento de un dispositivo mucho más complicado. Lo mismo ocurre con los virus y sus anfitriones.

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No es solo que tengan un pequeño código genético: los virus también son físicamente pequeña. Tan pequeños, de hecho, que no se pueden ver con un microscopio normal. Las bacterias son enormes en comparación con los virus, de hecho, las bacterias sufren infecciones virales al igual que los humanos.

(Aparte: ¡la nueva y emocionante tecnología conocida como CRISPR es en realidad un mecanismo creado por bacterias para combatir las infecciones virales!)

Una consecuencia del pequeño tamaño del virus es que cuando la pandemia de gripe de 1918 arrasó el mundo, nadie sabía que había sido causada por un virus. Los científicos no tenían la tecnología para ver un virus en ese momento. El virus de la influenza, la verdadera causa de la gripe, no se descubrió hasta 15 años después, en 1933.

(Otro aparte: una bacteria llamada Haemophilus influenzae recibió su nombre porque los científicos pensaron que causaba la gripe. No es así. Sin embargo, causa infecciones de oído y, en ocasiones, meningitis mortal, y por esa razón la vacuna Hib, que previene la infección por esta bacteria, es una parte fundamental del programa de vacunación infantil).

Otro dato curioso sobre los virus: no son células. No tienen una pared celular adecuada, como tal, solo un caparazón hecho de unas pocas proteínas. Las cáscaras encapsulan el diminuto código genético del virus. Las llamamos "partículas" a falta de una palabra mejor.

Los virus están en todas partes y son mucho más numerosos que las bacterias. Las bacterias, a su vez, son mucho más numerosas que las plantas y los animales. Los virus también son devastadoramente efectivos en lo que hacen (infectar células vivas y secuestrar esas células para producir más virus), razón por la cual nunca nos libraremos de ellos.

Si bien no podemos deshacernos de ellos, podemos combatir los virus que causan enfermedades humanas como Covid-19. La mejor forma de hacerlo es evitar que los virus invadan nuestras células. ¿Cómo? Solo hay una buena forma que conocemos hasta ahora, y es utilizar el sistema inmunológico humano para combatirlos a nivel molecular. (Si bien los virus son simples, el sistema inmunológico es realmente complicado. No puedo explicarlo aquí, pero mira la historia reciente de Ed Yong en El Atlántico por un excelente intento de desmitificar el sistema inmunológico).

Aquí es donde entra la vacunación. Cuando un virus nos invade, nuestro sistema inmunológico crea células diseñadas a la medida (ver el artículo de Ed Yong) que reconocen y destruyen el virus. Entonces se convierte en una carrera: si el sistema inmunológico gana, destruye todas las partículas virales. Si el virus abruma al anfitrión, el resultado puede ser fatal.

Para el Covid-19, la mayoría de las personas desarrollan una respuesta inmune lo suficientemente rápido como para evitar enfermarse gravemente. Sin embargo, para aquellos que no lo hacen, los resultados son extremadamente serios. Una vacuna funciona "mostrando" al sistema inmunológico parte del virus, pero haciendo esto de una manera que en realidad no es una infección. Una estrategia utilizada por varias de las vacunas Covid-19 en desarrollo es simplemente empaquetar una de las proteínas SARS-CoV-2, sin el resto del virus. La vacuna en sí preparará al sistema inmunológico para que reconozca el virus Covid-19 sin causar una infección. Luego, si esa persona está realmente infectada, el sistema inmunológico entra en acción rápidamente y lucha contra el Covid-19 antes de que se establezca.

Eso es todo. El Covid-19 es causado por una pequeña máquina biológica submicroscópica, un virus con solo 29 genes. El virus puede ser implacablemente eficaz, pero nuestro sistema inmunológico puede acabar con él si le damos las pistas adecuadas. Esperemos tener una vacuna pronto.

Descargo de responsabilidad: el contenido de este sitio es mi opinión personal y es independiente de mi afiliación con la Universidad Johns Hopkins.


Rompiendo el ciclo

Todos los virus se replican esencialmente de la misma manera, y la nueva generación de medicamentos antivirales tiene como objetivo interrumpir ese proceso en diferentes puntos. Así es como funcionan.—C.Z.

Ingresar Cada tipo de virus tiene su propia forma única de secuestrar células. En el caso de la influenza, el caparazón del virus contiene proteínas llamadas hemaglutinina, que se unen a la superficie de las células sanas y hacen que se abran.

Reproducir exactamente Una vez dentro, el virus se deshace de su caparazón y sus genes se abren camino hacia el núcleo de la célula, secuestrando al huésped para copiar los genes virales en lugar de los propios. En la mayoría de los casos, a medida que se copian los genes del virus, toman la forma de ARN bicatenario o dsRNA.

Neutralizar la defensa celular Ciertas proteínas en la célula detectarán el dsRNA y desencadenarán la producción de moléculas antivirales llamadas interferones. Pero algunos virus (incluidas algunas cepas de influenza) han desarrollado contraataques contra la respuesta al interferón.

Maduro Los virus coordinan docenas de proteínas del huésped para convertirse en máquinas moleculares, que luego ensamblan las nuevas partículas de virus. Una vez que cada partícula madura, se une a la superficie interna de la célula y abre un pasaje hacia afuera. Ahora está listo para infectar una nueva célula.

A. Desencadenar el suicidio

Una molécula artificial llamada Draco se adhiere al dsRNA, provocando que la célula se suicide. Debido a que los virus nunca antes habían estado expuestos a Draco, sus contraataques son inútiles. Las células infectadas mueren antes de que los virus puedan madurar.

B. Amplíe las defensas

Muchos virus están programados para evitar que una célula produzca sus propios interferones. Al inyectarnos interferones sintéticos, los médicos podrían desencadenar una respuesta antiviral, sin importar qué virus nos esté atacando.

C. inhibir la maduración

Las moléculas de Prosetta se unen a las proteínas que los virus necesitan para crear sus caparazones, deteniendo el proceso de maduración. Y debido a que estas proteínas se unen solo para producir virus, los medicamentos no deben ser tóxicos para los pacientes.


La proteína en la saliva de la garrapata de los ciervos evita que el VIH-1 se adhiera a las células T

El virus VIH-1 paraliza el sistema inmunológico humano al atacar los glóbulos blancos llamados células T que forman la primera línea de defensa del cuerpo en la lucha contra las infecciones. Un estudio reciente realizado por investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst muestra que una proteína que se encuentra en la saliva de las garrapatas de venado evita que el virus VIH-1 se adhiera a la superficie de las células T, que es el primer paso crítico en la estrategia de ataque del virus.

Dado que la proteína suprime la acción de las células T, también puede resultar un tratamiento eficaz para enfermedades autoinmunes como el asma y la esclerosis múltiple causadas por un sistema inmunológico hiperactivo que monta un ataque contra las propias células y tejidos del cuerpo, y podría ser útil. para suprimir el sistema inmunológico para prevenir el rechazo de órganos trasplantados.

Cuando el virus VIH-1 ingresa a un huésped humano, se adhiere a la superficie de las células T antes de fusionarse con la membrana celular e inyectar su ADN en el núcleo. "Esto permite que el virus use la maquinaria de la célula T para copiarse y multiplicarse", dice Juan Anguita, del departamento de ciencias veterinarias y animales de la UMass Amherst. & ldquoLas garrapatas de ciervo, que son portadoras de la enfermedad de Lyme, producen una proteína que puede interferir con la adhesión inicial del virus VIH-1, lo que podría conducir a nuevos tratamientos que detengan el proceso de infección antes de que comience. & rdquo Otros miembros del equipo de investigación incluyen Ignacio Juncandella, Tonya Bates y Elias Olivera de veterinaria y ciencias animales.

La saliva de la garrapata de venado contiene la proteína Salp15, que evita que las células T se activen al unirse a un sitio específico en su superficie llamado receptor CD4. Dado que las células T inician la respuesta inmune del organismo a los virus y bacterias invasores, esta estrategia permite a la garrapata evadir el sistema inmunológico del huésped mientras se alimenta durante un máximo de siete días. Resulta que el receptor CD4 también es el sitio utilizado por el virus VIH-1 para unirse a las células T.

& ldquoSalp15 se une a las proteínas del receptor CD4 que están más alejadas de la membrana celular, tanto en las células humanas como en las de ratón, & rdquo dice Anguita. & ldquoEsta región se superpone con la región de unión utilizada por una proteína en la envoltura del virus del VIH-1 llamada gp120, lo que convierte a Salp15 en una de las varias moléculas potenciales que se están estudiando como inhibidores de la dirección de entrada. & rdquo

Los estudios de laboratorio mostraron que la presencia de Salp15 podría inhibir la unión del VIH-1 en casi un 70 por ciento a la concentración más alta probada. Este efecto puede resultar de cambios en la forma del receptor CD4 causados ​​por la unión de Salp15. Estudios adicionales demostraron que Salp15 también podía unirse a gp120, lo que la hacía incapaz de unirse al receptor CD4.

Dado que gp120 solo puede unirse a un sitio en el receptor CD4, y su forma tiene que encajar exactamente en las proteínas del receptor y rsquos, esta interacción es tan específica como abrir una cerradura con una llave. Salp15 cambia la forma de la llave y la cerradura, impidiendo que el sistema funcione.

Anguita y Juncandella también formaron parte de un estudio realizado en cooperación con el Vermont Lung Center y la Universidad de Vermont que muestra que Salp15 inhibe el desarrollo del asma en ratones. Los investigadores indujeron asma en un grupo de ratones que también recibieron Salp15 y los compararon con un grupo de control. Los ratones que recibieron Salp15 tenían vías respiratorias que eran menos reactivas y mostraron niveles más bajos de varios marcadores bioquímicos que indican una respuesta de células T. Los resultados se publicaron en junio de 2007 en The Journal of Immunology.

& ldquoLa activación de las células T es necesaria para el desarrollo de la enfermedad alérgica de las vías respiratorias en ratones, que comparte muchas características del asma alérgica humana & rdquo, dice Anguita. & ldquoControlar eficazmente las actividades de estas células podría ser una panacea para la terapia del asma. & rdquo

Anguita cree que Salp15 puede conducir a tratamientos para el VIH-1, rechazo de trasplantes y enfermedades autoinmunes con menos efectos secundarios que los medicamentos tradicionales como los esteroides y los inhibidores de proteasa, en parte porque su acción es muy específica. "Los pacientes con VIH-1 y trasplantados están tomando medicamentos potentes de por vida, y la mayoría de estos tienen efectos secundarios como daño a los nervios y problemas hepáticos", dice Angiuta. & ldquoEsto hace que el desarrollo de nuevos tratamientos sea un área importante de investigación. & rdquo

Los resultados se publicaron en la edición de febrero de 2008 de Biochemical and Biphysical Research Communications.


Todas las formas de matar un coronavirus (hasta ahora)

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Ha comenzado la carrera para encontrar una cura para el Covid-19. Los investigadores están probando nuevas vacunas, resucitando medicamentos antiguos y reutilizando tratamientos desarrollados originalmente para otras enfermedades. Las cosas avanzan rápido para cuando lea esto, es posible que la situación haya cambiado (para mejor, esperamos). Entonces, ¿cómo piensan los científicos que se defenderán de este diminuto adversario viral? Aquí hay algunas líneas de ataque.

Cada partícula del nuevo virus, SARS-CoV-2, está tachonada de púas, que le permiten adherirse a una célula humana, hacer un agujero y excavar dentro. Al igual que el germen que causó la epidemia de SARS en 2003, se adhiere a una proteína de las células humanas llamada ACE2, que prevalece especialmente en los pulmones y el intestino delgado. (El SARS-CoV-2 es al menos 10 veces más pegajoso que su primo, lo que puede explicar su rápida propagación). Una forma de detener al invasor es evitar que se adhiera en primer lugar. Esto es lo que su sistema inmunológico intenta hacer: envía anticuerpos que adhieren a los picos para que el virus no pueda adherirse a ACE2. Pero hay otras formas de lograr el mismo efecto.

1. Haz una vacuna. Para una inmunidad potente y duradera, la denominada vacuna viva atenuada es el estándar de oro. Contiene una versión sin colmillos del virus que su sistema inmunológico puede usar para la práctica de tiro, pero también puede causar una infección. Esa es la razón por la que muchos investigadores están trabajando en vacunas que no contienen todo el virus, sino solo los picos externos. Mezclados con moléculas estimulantes del sistema inmunológico llamadas adyuvantes, provocan una respuesta de anticuerpos segura.

2. Tome plasma sanguíneo rico en anticuerpos de personas que hayan sobrevivido al Covid-19 e inyéctelo en pacientes recién infectados o en riesgo. El plasma no le enseñará al cuerpo cómo defenderse del virus y una inyección no durará para siempre, pero podría ser una buena forma de preparar a los trabajadores de la salud antes de que se dirijan a un punto crítico.

3. Inunda la zona con señuelos: moléculas sintéticas que se parecen a ACE2 y engañan al virus para que se una a ellas, protegiendo las células pulmonares del daño.

4. Invente medicamentos que impidan que ACE2 se una al virus. En teoría, estos compuestos funcionarían tanto en el SARS como en el Covid-19, evitando que los virus se adhieran a las células. Pero ACE2 desempeña una serie de otras funciones en todo el cuerpo: ayuda a regular la presión arterial, la función renal e incluso la fertilidad. Jugar con él podría tener consecuencias peligrosas.

Todos los virus usan capas proteicas de alta resistencia para proteger su precioso material genético de los elementos. El nuevo coronavirus tiene una capa externa adicional de moléculas grasas. Esa es una gran noticia para los humanos, porque es fácil de abrir con jabón o desinfectantes a base de alcohol. (El jabón funciona mejor y no es necesario que se preocupe por el material antibacteriano). Sin su capa de grasa, el virus muere. Límpielo o lávelo por el desagüe.


Explicador: ¿Qué es una proteína de pico?

Representación de un artista de una partícula de virus cubierta con proteínas de punta (aquí de color rojo anaranjado). Esos picos se unen a las células y ayudan al virus a liberar su material genético para infectarlas.

libre de droit / iStock / Getty Images Plus

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10 de noviembre de 2020 a las 11:28 am

Los miembros de la familia de los coronavirus tienen protuberancias afiladas que sobresalen de la superficie de sus envolturas exteriores. Esas protuberancias se conocen como proteínas de pico. En realidad, son glicoproteínas. Eso significa que contienen un carbohidrato (como una molécula de azúcar). Las proteínas con picos son las que dan nombre a los virus. Bajo el microscopio, esos picos pueden aparecer como una franja o una corona (y corona en latín significa corona).

Las proteínas de pico desempeñan un papel importante en la forma en que estos virus infectan a sus huéspedes.

Vea toda nuestra cobertura del nuevo brote de coronavirus

Los ejemplos de coronavirus incluyen los que causan el síndrome respiratorio agudo severo (SARS) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS). Sus proteínas de punta funcionan un poco como ganzúas que cambian de forma. Pueden cambiar de forma para interactuar con una proteína en la superficie de las células humanas. Esas proteínas en forma de espiga adhieren el virus a una célula. Esto les permite ingresar a esas celdas.

El 19 de febrero de 2020, los investigadores describieron la estructura tridimensional de la proteína de pico en el nuevo coronavirus detrás de la pandemia global de 2020. Esto confirmó que la proteína de pico del nuevo virus también cambia de forma.. Es más, se adhiere a su objetivo en las células humanas de 10 a 20 veces más fuerte que la proteína del pico del SARS al mismo objetivo. Un control tan estricto puede ayudar a que el virus COVID-19 se propague más fácilmente de persona a persona, dicen ahora los investigadores.

Palabras de poder

3-D: Abreviatura de tridimensional. Este término es un adjetivo para algo que tiene características que se pueden describir en tres dimensiones: alto, ancho y largo.

celda: La unidad estructural y funcional más pequeña de un organismo. Por lo general, demasiado pequeño para verlo a simple vista, consiste en un líquido acuoso rodeado por una membrana o pared. Dependiendo de su tamaño, los animales están hechos de miles a billones de células. La mayoría de los organismos, como levaduras, mohos, bacterias y algunas algas, están compuestos por una sola célula.

coronavirus: Familia de virus que recibe su nombre de los picos en forma de corona en su superficie (corona significa "corona" en latín). Los coronavirus causan el resfriado común. La familia también incluye virus que causan infecciones mucho más graves, incluido el SARS.

COVID-19: Nombre dado al coronavirus que provocó un brote masivo de enfermedad potencialmente letal a partir de diciembre de 2019. Los síntomas incluían neumonía, fiebre, dolores de cabeza y dificultad para respirar.

germen: Cualquier microorganismo unicelular, como una bacteria o una especie fúngica, o una partícula de virus. Algunos gérmenes causan enfermedades. Otros pueden promover la salud de organismos más complejos, incluidos aves y mamíferos. Sin embargo, se desconocen los efectos sobre la salud de la mayoría de los gérmenes.

anfitrión: (en biología y medicina) El organismo (o medio ambiente) en el que reside alguna otra cosa. Los seres humanos pueden ser un huésped temporal de gérmenes que intoxican los alimentos u otros agentes infecciosos. (v.) El acto de proporcionar un hogar o un entorno para algo.

infectar: Transmitir una enfermedad de un organismo a otro. Por lo general, esto implica la introducción de algún tipo de germen que causa una enfermedad en un individuo.

MERS: Abreviatura de síndrome respiratorio de Oriente Medio. Causada por un coronavirus, esta enfermedad extremadamente infecciosa puede producir fiebre, tos y dificultad para respirar. Aproximadamente 3 o 4 de cada 10 pacientes infectados pueden morir. El primer brote conocido ocurrió en 2012, cuando mató a unas 800 personas. Es posible que los camellos (del tipo de una joroba) hayan introducido la enfermedad en las personas por primera vez.

novela: Algo que es inteligente o inusual y nuevo, como nunca antes se había visto.

pandemia: Una epidemia que afecta a una gran proporción de la población de un país o del mundo.

proteína: Un compuesto formado por una o más cadenas largas de aminoácidos. Las proteínas son una parte esencial de todos los organismos vivos. Forman la base de las células vivas, los músculos y los tejidos. También realizan el trabajo dentro de las células. Entre las proteínas independientes más conocidas se encuentran la hemoglobina (en la sangre) y los anticuerpos (también en la sangre) que intentan combatir las infecciones. Los medicamentos con frecuencia actúan adhiriéndose a las proteínas.

Síndrome respiratorio agudo severo o SARS: Una enfermedad infecciosa que surgió en 2002 y se propagó rápidamente para infectar a más de 8.000 personas, matando a casi 800 de ellas.

virus: Pequeñas partículas infecciosas que consisten en ARN o ADN rodeados de proteína. Los virus solo pueden reproducirse inyectando su material genético en las células de los seres vivos. Aunque los científicos se refieren con frecuencia a los virus como vivos o muertos, de hecho ningún virus está realmente vivo. No come como los animales, ni elabora su propia comida como lo hacen las plantas. Debe secuestrar la maquinaria celular de una célula viva para sobrevivir.

Citas

Diario: D. Wrapp y col. Estructura Cryo-EM del pico de 2019-nCoV en la conformación de prefusión. Ciencias. Vol. 367, 13 de marzo de 2020, pág. 1260. doi: 10.1126 / science.abb2507.

Acerca de Tina Hesman Saey

Tina Hesman Saey es redactora senior e informa sobre biología molecular. Tiene un doctorado. en genética molecular de la Universidad de Washington en St. Louis y una maestría en periodismo científico de la Universidad de Boston.

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Ataque de anticuerpos

Explore cómo su sistema inmunológico busca y desactiva los patógenos y prepara su cuerpo para futuros ataques.

Nota de aprendizaje de COVID-19: El nuevo coronavirus que causa COVID-19 no se había introducido previamente en la población humana, por lo que nadie en el mundo tiene inmunidad previa contra él. Este refrigerio modela cómo su cuerpo desarrolla inmunidad a los invasores extraños al producir anticuerpos que los atacan. El objetivo de una vacuna es que las personas creen estos anticuerpos sin que nunca se infecten.

Herramientas y materiales

  • Una copia impresa de estas plantillas de Antígeno y Anticuerpo de tamaño de mesa (para individuos y grupos pequeños) o estas plantillas de tamaño completo (para un grupo más grande).
  • Cinco hojas de cartulina o cartulina, cada una de un color diferente (por ejemplo, una hoja de papel verde, una de amarillo, una de azul, una de naranja y una de violeta)
  • Cinco piezas de cartulina blanca o papel de construcción (o dos piezas, si usa las plantillas de mesa)
  • Marcadores negros (para trazar)
  • Tijeras
  • Bolsa de basura plástica
  • Un espacio abierto para trabajar, como una mesa grande o en el suelo.
  • Opcional: cinta de enmascarar (para mantener presionadas las plantillas si se mueven mientras está rastreando)

Montaje

Para hacer y notar

Coloque todos los antígenos y anticuerpos en una superficie plana, como una mesa o el piso (esta superficie representa el cuerpo). Mueva todos los anticuerpos a un lado y todos los antígenos al otro.

Antígenos (representadas por las formas coloreadas) son proteínas que se encuentran en la superficie de patógenos, como virus, bacterias y otros invasores extraños del cuerpo. ¿Qué notas sobre los antígenos? ¿Hay similitudes entre ellos? ¿Alguna diferencia?

Anticuerpos (representadas por las formas blancas) son proteínas producidas por Células B, que son células especializadas producidas por su sistema inmunológico. What do you notice about the antibodies? Are there any similarities among them? Any differences?

Slide the antibodies across the surface and connect them to their matching antigens. Are the matches always perfect? Can an antibody connect to more than one antigen? Can an antibody connect to more than one escribe of antigen? What happens as a result of the antigens connecting to the antibodies?

Attach as many antibodies to antigens as you can, and notice that eventually all the antigens become trapped in interconnected groups.

Phagocytes—another type of cell in your immune system—are attracted to connected collections of antibodies and antigens like these, and recognize them as trash. Your plastic garbage bag is your phagocyte! Have the bag engulf, ingest (gobble up), and eliminate these large globs of material. How might this process help the body fight an infection?

¿Qué pasa?

This activity is a simple model of the respuesta inmune adaptativa, one part of the human body’s immune system response. While this is not the first step in a real immune response, it is an important one that is unique to humans and higher vertebrates, and allows for the body to target specific pathogens and remember them in preparation for future contact.

Pathogens can invade your body through breaks in the skin, or through mucous membranes in your eyes, nose, and mouth, creating internal infections. While bacteria often grow in the fluids between your cells, and can reproduce and spread through the body via the bloodstream, viruses have a different strategy. Viruses cannot reproduce on their own, so they insert their genetic material into your cells and use them as virus-making factories. The newly copied viruses then exit the cells and spread throughout the body.

In response, the body’s immune system launches a cascade of complex processes that end up with the antigen from the outside invader binding with a matching antibody. This joining takes place in the lymph nodes, on the surface of a specialized immune cell called a B cell. Because there are only a few B cells with antibodies that match any given antigen, the first contact with a specific antigen initiates a response that might take several days to become effective.

Once the match takes place, the B cells divide rapidly. Some become antibody-making factories called plasma cells, and some become celdas de memoria, which retain the “memory” of that particular antigen for the future.

Plasma cells produce and release millions of antibodies into the bloodstream and lymphatic system. Those antibodies seek out and bind to specific antigens, disarming them, and stopping further spread of the pathogen. As you may have noticed in the activity, the fit isn’t always perfect, but in the body, it continues to improve as the B cells make more and more antibodies.

Because the unique Y-shape of the antibody creates two binding sites for antigens, multiple antigens and antibodies can clump together, creating globs of cells called agglutinations. These agglutinations attract phagocytes that find, ingest, and digest them, eliminating the dangerous pathogen and infected cells from the body. This process of antibody production and “cleaning”—represented in the activity by the plastic bag “gobbling up” the globs of material—continues for a few days until the pathogen is removed.

This activity matches just five kinds of antibodies and five kinds of antigens. In reality, there are millions of different kinds of each. Animals with adaptive immune responses have evolved the ability to not only target specific pathogens, but also to create memory cells that recordar the pathogens they’ve been exposed to. When a familiar pathogen reenters the body, the immune system is prepared, the antibody launch is rapid and profuse, and the pathogen is often quickly eradicated. We call this “having immunity.”

Ir más lejos

How does the rest of the immune system work?

To learn more about the immune system, watch Our Amazing Immune System (video, 8:40) or listen to The Drama of the Immune System (podcast, 13:11), both created by the Exploratorium Teacher Institute.

Vaccinations—such as the ones children get to protect them from smallpox, measles, mumps, and chickenpox—work by preparing the immune system for an attack by a virus.

Vaccines are developed by using bits of damaged virus (often just the outer coating, without any internal genetic material) that contain viral antigens but cannot make us sick. When these materials are injected into the body, the immune system alerts the body’s B cells to recognize the antigens introduced and create memory cells. If the virus finds its way into the body at a later date, the body responds as if it is a second exposure and the immune response is rapid, often eliminating the virus before we even notice any symptoms.

Because viruses contain genetic material, they are capable of mutating and evolving over time. Their ability to quickly reproduce leads to equally rapid changes in the virus. Some viruses, such as influenza, change so rapidly that scientists develop a new vaccine every year based on which strain they think will be most likely to affect the public.

Consider how you might adapt this activity so the simulation includes the body having the “memory” of a virus through vaccination, thereby creating a rapid immune response that generally avoids illness. What steps would you add to the procedure? What new materials might you use?

Consejos de enseñanza

You can do this activity either in small groups using the tabletop templates as explained above, or with the whole class using the full-sized templates. To do the activity as a class, divide students into “antibodies” and “antigens." Distribute cutouts so that each “antibody” student has one antibody and each “antigen” student has two antigens. Have the antigen and antibody groups move to opposite sides of the room. Have the antigen group hold out their arms (like pathogens with antigens on their “surface”). Then have the students representing antibodies move across the room and find their corresponding antigens. When all the matches have been made, you can act as the phagocyte, using the trash bag to clear away the clumps of antibodies and pathogens until the “body” (the classroom space) is clear of any simulated pathogens.

As you complete this activity with students, consider what additional information they may need. Also, consider at which times you might have students assess whether aspects of this simulation accurately model the immune response. How might students change the model to make it more accurate? Where are the holes in the model that are hardest to fix?

Connecting to Teaching Standards

This activity and its extensions are focused on the crosscutting concepts of systems and system models, structure and function, and cause and effect. For older students, the intricacies of the protein structures that allow antigen/antibody binding and the resulting creation of memory cells offer an elegant entry into the exploration of these crosscutting concepts. For younger students, the simple idea that antigens can match with antibodies to keep us from getting sick may be enough to emphasize these concepts.

At the elementary level, having students gain a basic understanding of how our body uses antibodies to protect us from viruses would provide sufficient depth of study, while at the same time engaging students in an interesting topic. Highlighting viral and bacterial diversity would reinforce the disciplinary core ideas (DCIs) around biodiversity in nature, and introduce learning around the resilience of a species in an ecosystem and the idea of adaptive survival.

At the middle school level, this activity relates to the DCI that, in multicellular organisms, groups of specialized cells work together as members of organs and organ systems in incredibly complex ways. Additionally, teachers can emphasize the evolution of the adaptive immune response as advantageous to survival, highlighting DCIs around natural selection.

At the high school level, teachers may choose to dig deeper into the feedback mechanisms in the immune response process in order to emphasize homeostasis within an organism. They may also want to emphasize the hierarchical organization of body systems, how the immune system is intricately tied to other systems, and how viral evolution might impact immune response.


Finding the best shot

Aiming to prevent a future pandemic like COVID-19, scientists are looking for ways to immunize people against many, if not all, coronaviruses. Several strategies for these pancoronavirus vaccines focus on spike, the surface protein common to all members of the viral family.

The crown’s jewel Spike initiates an infection when part of its head (S1) binds to a human cellular receptor and a human enzyme cleaves spike so its stem (S2) can fuse with the cell. Spike varies between coronaviruses and the most conserved regions of its head or stem may serve as a broadly protective vaccine.

Chimeric spike A messenger RNA (mRNA) vaccine that combines spike gene sequences from SARS-CoV, SARS-CoV-2, and other coronaviruses can produce a mix of protein domains that may confer broad immune protection.

RBD nanoparticles Because antibodies to spike’s receptor-binding domain (RBD) may be key to vaccine protection, scientists are assembling RBDs from multiple corona- viruses onto nanoparticles or into nanocages.

Serial vaccines One pancoronavirus vaccine approach would deliver a series of different spike proteins, each in its natural trimer configuration on a carrier particle.

Whole virus Vaccinemakers have long used inactivated or weakened viruses. Combining multiple coronaviruses from one or more genera could stimulate broader immune protection.

Family matters Coronaviruses are grouped into four genera. They infect many species, although most have been found in bats. Of the seven known to infect people, four cause mild colds and three can be lethal.

An ideal pancoronavirus vaccine would protect us from all four of its genera—alpha, beta, gamma, and delta—but most researchers have more modest goals. “The further you go, the harder it gets” for a vaccine, says immunologist Dennis Burton of Scripps Research, who often collaborates with Ward.

Gamma and delta coronaviruses, mainly found in birds and pigs, are not known to infect humans, so vaccine developers have paid them little attention. There’s more interest in alpha coronaviruses because two cause colds in humans. But it’s the betas that attract the most effort, and in particular the sarbecoviruses, a subset that includes SARS-CoV-2 and SARS-CoV but not the more genetically distinct MERS and its relatives. Sarbecoviruses are Ward’s targets, and Burton is optimistic. “We already know you can get pretty damn good antibodies that work against both SARS-CoV and -2,” he says.

Ralph Baric of the University of North Carolina, Chapel Hill, who has studied coronaviruses for 35 years, sees this subgroup as the paramount threat. “That SARS-CoV-2 is here doesn’t mean that that’s going to provide any kind of serious protection against another sarbecovirus from coming out of the zoonotic reservoirs,” he says. And if a “SARS-CoV-3” jumped into a person infected with the current pandemic virus and created something more lethal by swapping genetic regions—and coronaviruses frequently recombine—that’s the making of a Hollywood horror film.

Ward and others in this nascent field are following the lead of vaccine successes, for diseases from polio to human papillomavirus, that depend on combining components from multiple forms of a pathogen—up to 23 forms of a sugar molecule in a shot against pneumococcal disease, for example—to increase breadth of protection. Although Ward is still at the earliest stages of the design process, trying to identify the conserved viral targets he wants a vaccine to hit, structural biologist Pamela Bjorkman at the California Institute of Technology is a few steps further along. Her team has recently evaluated candidate pancoronavirus vaccines in mice.

Bjorkman and co-workers chose a portion of spike from a range of beta coronaviruses: SARS-CoV and SARS-CoV-2, a virus isolated from a pangolin, and five bat viruses. They used each virus’ receptor-binding domain (RBD), the spike region that initiates an infection by docking onto angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), a protein on human cells. The RBD is the apparent target for most antibodies that thwart SARS-CoV-2.

Comparisons of the RNA genes encoding the spikes showed the top section of the RBD varied a great deal, but the lower part was conserved across the different viruses. So the investigators fashioned eight multimers—small proteins—from the conserved RNA sequences. Then, they fastened combinations of them onto the surface of a nanoparticle built from a bacterial protein to create various “mosaic” vaccines. In theory, a mosaic would produce antibodies that protected against the known viruses—and because the sequences are conserved, the vaccine might protect against distant relatives of those viruses as well.

Last year, Bjorkman and colleagues injected mice with some of their mosaic vaccines. They report in the 12 February issue of Ciencias that in lab dishes, antibodies harvested from the mice powerfully neutralized the infectivity of a wide array of sarbecoviruses, including ones not used to make the vaccine.

Graham, who worked on pancoronavirus vaccines even before the pandemic, reasons that the whole trimer of spike might stimulate better or broader immune protection than just the RBDs. His team has taken spike trimers from SARS-CoV-2 and two beta coronaviruses that cause human colds and placed them in malleable nanocages, made from two different proteins developed by computational biologist Neil King of the University of Washington (UW), Seattle. The NIAID group is also using a second scaffolding: nanoparticles created from ferritin, a blood protein that normally sequesters and releases iron.

In a third strategy, Graham envisions giving people a series of vaccines, each one containing trimers from a different member of the beta genus, to create a broad defense against the viruses. “It’s what we do right now for influenza, basically, only it is occurring over a lifetime instead of more deliberately in a shorter period of time,” he says. (The flu shot contains surface proteins from three or four strains of that virus, and as it mutates, vaccinemakers change the ingredients annually.)

By arraying spike proteins on nanoparticles, vaccine developers aim to follow the style of upscale restaurants, where presentation matters nearly as much as the food on the plate. The goal is to cater to the tastes of B cells, the immune cells that pump out antibodies. The cells identify foreigners using Y-shaped proteins called immunoglobulins on their surfaces. (When secreted, the same proteins are antibodies.) B cells respond most strongly when each arm attaches to a different epitope. King says nanocages are ideal for presenting epitopes this way. “We can control spacing and geometry [of the viral pieces] in a much more precise way than anybody could before,” he says.

The resulting B cell cross-linking primes legions of the cells to spit out what researchers have dubbed “superantibodies” for their remarkably high potency. These superantibodies add to a vaccine’s breadth of protection because even when they aren’t a perfect match to a strain, they still retain some neutralizing activity.

Structural biologist Andrew Ward studies the nooks and crannies of a coronavirus spike protein for features common to spikes in other members of the virus family.

Baric’s group is exploring a different way to present diverse antigens. Rather than arranging them on scaffolds, the team uses mRNA coding for a chimeric protein that mixes and matches different parts of spike from distant human and bat sarbecovirus cousins. “Spike is really plastic, so it’s kind of a modular design,” Baric says. “You can move component parts around without any problem.” Four of these mRNA spike chimeras solidly protected mice from a variety of challenges with human and bat sarbecoviruses, Baric and colleagues reported in a bioRxiv preprint posted on 12 March.

Along with calculated strategies, luck can also aid the quest for a pancoronavirus vaccine. Barton Haynes and his team at Duke University, working with Baric’s group, recently designed a vaccine that contains a SARS-CoV-2 RBD in a ferritin nanoparticle. Intended as a booster dose for mRNA COVID-19 vaccines, it turned out to be far more versatile. In monkeys, it worked as intended against SARS-CoV-2. But much to the researchers’ surprise, antibodies taken from the vaccinated monkeys also neutralized SARS-CoV and two related bat coronaviruses in lab studies.

A clue to this surprisingly broad protection came when the team isolated an antibody from a person who had recovered from SARS many years ago. It, too, could neutralize a wide range of sarbecoviruses—and it turned out to bind tightly to the same RBD used in their COVID-19 vaccine booster. A structural analysis of the antibody bound to the RBD shows it latches onto the domain’s side, not the top region favored by most vaccine-induced neutralizing antibodies.

Because this antibody doesn’t interfere with ones that attach to the top, Haynes thinks a vaccine designed to trigger it and more common neutralizing antibodies could provide a one-two punch to multiple viruses. He expects clinical trials of this idea could begin within 6 months.

Some groups have turned their sights far from the RBD, in molecular terms. Spike has both a head, which includes the RBD, and a stem—known as S2—that varies little between coronaviruses. “The S2 subunit is by far the most conserved portion of coronavirus spike,” says Jason McLellan, a structural biologist at the University of Texas, Austin, who co-authored the failed grant proposal with Ward.

After spike lands on a human cellular receptor, a human enzyme slices off the head, or S1, to expose the stem. That then, yes, spikes the cell and initiates the fusion that allows the virus to unload its genetic cargo. Immune responses against S2 can derail that key process, even though the stem isn’t always visible enough normally to initiate them.

A few years ago, McLellan developed a vaccine from the S2 of the MERS virus that protects mice from the virus as effectively as vaccines that feature the full spike. The antibodies produced by the vaccine also bind to, but do not neutralize, SARS-CoV, SARS-CoV-2, and a human cold beta coronavirus. McLellan’s lab is now conducting cryo-EM of antibody-stem conjugates, using S2 from SARS-CoV-2, to develop a vaccine for beta coronaviruses. “Our initial immunogens target all of S2, but we might want to refine that and target smaller portions,” McLellan says.

Like most developers of a pancoronavirus vaccine, McClellan is trying to rally antibody-producing B cells. A few groups, however, hope to also rouse the immune system’s other great army: T cells, which protect the body by destroying infected cells. On 18 May 2020 in Naturaleza, Vir Biotechnology working with UW structural biologist David Veesler described an antibody, isolated from someone who had SARS in 2003, that neutralized infectivity of both SARS-CoV and SARS-CoV-2—but with help from T cells.

Chances are, in the next 10 to 50 years, we may have another outbreak like SARS-CoV-2.

Andrew Ward, Scripps Research

Although the antibody binds to the RBDs of spike of each virus, it does not block them from attaching to ACE2, cryo-EM showed. The groups instead found it may bind to the surface of immune warriors that educate T cells to destroy already infected cells. This “vaccinal effect” was first described more than 15 years ago in cancer research when scientists found that certain monoclonal antibodies can trigger killer T cells to eliminate tumors.

T cells are also central to the vaccine quest of Bette Korber, a computational biologist at Los Alamos National Laboratory. She designs algorithms to scour the genome sequences of beta coronaviruses, looking for regions of viral proteins that can trigger T cell responses, and that vary little among the different coronaviruses. Those conserved T cell epitopes, Korber says, might make a good vaccine.

She hopes to initially combine this T cell approach with a B cell strategy that would protect against all SARS-CoV-2 variants. It draws on an analysis of close to 1 million sequences of the virus now in databases to understand the “evolutionary space” of the pathogen—what changes could help it evade antibody responses and what mutations it cannot afford.

“You need to show the immune system what it needs to recognize to have breadth,” says Korber, who has applied similar techniques to designing vaccines for HIV, flu, and Ebola. Her collaborators plan to convert the sequences she selects into mRNA vaccines.

Finally, there’s an old-school approach to a pancoronavirus vaccine, one that should call into battle both B and T cells. NIAID’s veteran flu researchers Matthew Memoli and Jeffery Taubenberger want to combine inactivated versions of representative coronaviruses from the four known lineages in the beta genus. Vaccines based on the entire virus help the immune system take “multiple shots at the target,” Memoli explains, rather than focusing all the responses on spike or bits of it.

“Some antigens give you antibodies, some antigens may give you more T cell responses, some antigens may do both. Some antigens may be better at inducing mucosal immunity than systemic immunity,” he says. “The reality is that the best vaccine is going to deliver antigens that induce all of these responses.”

How can developers of pancoronavirus vaccines prove their shots protect against a hypothetical SARS-CoV-3? Baric highlights one hurdle: “You have to have a good panel of challenge viruses to actually begin to test these vaccines” in the lab. The U.S. government considers SARS-CoV, MERS, and many coronaviruses to be “select agents,” subjecting labs that handle them to greater restrictions. Baric notes that his lab is one of the few that has the biosecurity needed to grow and experiment with those coronaviruses.

Another regulation could ease the path. Created by the U.S. Food and Drug Administration in the wake of 9/11, when there was increased worry about engineered viruses or other biothreats, the “animal rule” says a therapy or vaccine can receive approval without an efficacy trial if the study cannot ethically or practically be done in humans. A pancoronavirus vaccine might establish its bona fides under that rule if it works in mice or monkey challenge studies against a variety of known coronaviruses, appears safe in humans, and is capable of triggering broadly neutralizing antibodies or other relevant immune responses in people.

If a pancoronavirus vaccine gets authorized, would countries create stockpiles to quickly extinguish an outbreak of a new virus? Or would they instead plan to rapidly start to produce the vaccine from its blueprint once that fresh threat is seen? Those are issues CEPI’s initiative will explore, but there’s a third, simpler option many in the field propose: using it in the current pandemic, as the ultimate booster shot to prevent potentially waning immunity and protect against the menacing new variants of SARS-CoV-2 that keep emerging.

Efforts have already begun to develop second generation COVID-19 vaccines that could protect against those variants. But Haynes says this is a game of “whack-a-mole” that has no end in sight. “You’re just waiting on the next variant to come up.” He and others instead propose that a pancoronavirus vaccine could do double duty. If it can handle other members of the coronavirus family tree, it should have no problem dealing with variations of SARS-CoV-2, which are minor in comparison.

“Over time, it may be that the boosting will be with a vaccine that is more broadly protective,” says Luciana Borio, who led a White House unit on medical and biodefense preparedness and now works for a venture capital firm, In-Q-Tel, whose portfolio includes biotech companies.

That might help end the current pandemic and forestall the next one. “A broadly protective vaccine has the goal of preventing a pandemic from happening,” Memoli says. “The issue we have is right now is if a completely new virus appears, we have nothing.”


Ver el vídeo: DIFERENCIAS ENTRE PROTEÍNA ANIMAL Y VEGETAL. QUÉ ALIMENTOS TIENEN PROTEÍNA VEGETAL VEGANA (Junio 2022).


Comentarios:

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