十多年的病毒研究APS COVID-19更有效疫苗奠定了基础

有光在隧道COVID-19大流行的结束。几个疫苗导致COVID-19 SARS-CoV-2病毒现在在临床试验中,由辉瑞公司开发出来的一套/ BioNTech-already已经批准在美国供紧急使用。这是历史上最快的任何疫苗的开发和推广,从1月份发布的第一个基因序列。(之前的记录是由流行性腮腺炎疫苗,历时四年)。

虽然这看似一夜成名的故事,这些新疫苗的速度和有效性可以部分归因于之前的几十年的研究传染病COVID-19爆发。例子:五的疫苗,包括那些由辉瑞公司/ BioNTech和现代化,包含基因突变工作,提高他们的效率,基于突变可以追溯到十多年使用资源的先进光子源(APS),美国能源部(DOE)办公室用户设备能源部阿尔贡国家实验室的。

APS是结构生物学领域的最前沿ultrabright x射线以来第一次在1995年开始闪亮。科学家们使用这些强大的光束照亮病毒的结构,生产的详细图片组成的蛋白质。然后使用这些图片设计技术,药物和疫苗更有效地对抗病毒。

这正是这些突变。他们现在被杰森McLellan发达,德克萨斯大学奥斯汀分校的副教授,巴尼·格雷厄姆,目前疫苗研究中心副主任国家过敏症和传染病研究所,国立卫生研究院(NIH)的一部分。对目前的工作COVID-19疫苗深受他们的研究进入一个完全不同的疾病:呼吸道合胞体病毒(RSV),从而影响每年数以千计。

说:“我们在2009年开始工作McLellan,当时的一位博士后研究员彼得邝在NIH的实验室。“花了一段时间,但我们在2013年成功开发RSV疫苗候选人。”

疫苗的关键,目前进入第三阶段试验,是一个更好的理解的一个病毒的蛋白质。F蛋白质在RSV装饰表面的病毒与人类细胞,让第一次接触,感染他们。这种蛋白质有两种形状:十二,小蘑菇型形式,首先使接触细胞,和扩展形式postfusion启动病毒进入细胞。一旦蛋白质在其postfusion形状,感染已经开始,它是比较困难的免疫系统来对抗病毒。

McLellan和格雷厄姆的理论,针对F蛋白疫苗的十二模式应该更有效。他们创造了超过100个不同的变异的蛋白质,他们可以找到一个版本的稳定十二形式。这将提供一个目标免疫系统,帮助其开发病毒中和抗体。部分的工作是做在东南地区协作访问团队(SER-CAT) beamline APS,由佐治亚大学。

2013年5月,他们和他们的同事报道成功,出版他们的作品科学。2013年11月,他们报道RSV疫苗候选人,中和F蛋白,稳定其十二形式。这篇论文也发表在科学,其中包括结构在SER-CAT执行工作。2019年,格雷厄姆McLellan及其同事发表在临床概念验证科学显示十二分子是一个更好的疫苗抗原。

McLellan和格雷厄姆很快发现他们发现的技术可以应用于冠状病毒。

“巴尼,我开始思考接下来看什么,和冠状病毒是类似于RSV,“McLellan说。”都含有类似的蛋白质:冠状病毒就像激增RSV的F蛋白,除了高峰大约是两倍半。就像F蛋白类固醇。”

McLellan和他的同事们,在2013年,包括Nianshuang王,现在Regeneron制药、开始与格雷厄姆和他的同事NIH Kizzmekia Corbett中东呼吸系统综合症冠状病毒疫苗(MERS-CoV)。MERS-CoV团队应用相同的技术,2017年报告了类似的成功。这次他们执行他们的一些工作在结构生物学中心APS (SBC),并公布结果美国国家科学院院刊》上。

“McLellan和格雷厄姆APS的长期用户,和他们的工作理解RSV MERS-CoV导致中和这两种病毒的有效技术,”说,阿贡的体能训练时鲍勃Fischetti这样组长和生命科学顾问APS导演。“APS的结构性工作发挥了关键作用的发现这个技术,和我们现在看到这可能是多么重要。”

McLellan SARS-CoV-2出现时,小王和研究生丹尼尔Wrapp,现在在德州大学奥斯丁分校,与格雷厄姆和Corbett相同的技术是否会抑制这种新病毒的传播。一旦他们能够检查结构的蛋白质,他们发现。

”能够解决SARS-CoV-2飙升的结构蛋白和知道它的预期在三周内构象序列释放是迅速发展的疫苗开发和抗体发现的关键项目,”哥兰说。

他们的工作的初步结果,一个叫做p能级的突变,现在SARS-CoV-2疫苗开发的现代化,辉瑞/ BioNTech,诺瓦瓦克斯公司,强生公司和CureVac McLellan证实。辉瑞和现代化的疫苗使用信使核糖核酸(mRNA)指导人类细胞的突变的蛋白质免疫系统产生抗体。如果一个人感染了病毒,免疫系统识别感染和抗体中和之前的蛋白质,通过绑定,防止感染细胞。

美国食品和药物管理局批准紧急使用授权辉瑞疫苗在12月12日,预计本周推荐关于现代化的疫苗。辉瑞疫苗现在在美国。

“前面的工作让我们移动很快,“McLellan说。“疫苗开发通常需要十年。我们创建于2013年的RSV疫苗是刚刚进入三期临床试验。COVID-19从基因组序列首先免疫在不到一年的时间。我们在抗原的发展起到了一定的作用。有一个巨大的反应冠状病毒。大量的实验室和公司贡献了。”

McLellan和他的同事们发表在SARS-CoV-2进一步工作科学9月。再次飙升的科学家测试了超过100个变异蛋白质,这次使用了一种叫做低温电子显微镜在自己的实验室。他们最终的分子称为HexaPro 10倍的p能级峰值蛋白质在当前COVID-19疫苗。目前被几家公司评估使用。

虽然几个COVID-19疫苗的前景是令人兴奋,McLellan同样鼓舞这个加速开发过程对未来意味着什么。我们不知道接下来的病原体会,他指出,现在正在开发的工具和技术将发挥重要作用。

“我们已经学到了很多关于大流行应对不同的步骤,”他说。“疫苗开发平台将继续成熟。新技术的速度和节省我们几天或几周内,并帮助与游戏计划应对未来的流行病。”

格雷厄姆和Corbett最近被命名为接受者的金鹅奖COVID-19研究他们的工作,和McLellan的工作被公认的公告。

APS已经超过10000小时的时间致力于研究SARS-CoV-2今年的结构,并使其可用资源超过80来自全国各地的科学家群体,除了阿贡国家实验室的科学家们完成的工作。有超过100的病毒结构可用世界科学社会更多比任何其他美国光的源头——APS一直努力战斗COVID-19的一个重要因素。

“就像我们之前从爆发帮助创建疫苗和治疗速度记录,我们正在学习SARS-CoV-2 APS将不仅帮助抗击疫情,但未来,”Stephen Streiffer说阿贡实验室副主任科技和临时APS的主任。

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