Первые изображения антител, нейтрализующих вирус COVID-19
Исследователи из Калифорнийского технологического института под руководством постдока Кристофера Барнса впервые получили изображения антител, выделенных из плазмы крови переболевших COVID-19, в момент их связывания с ключевым белком вируса SARS-CoV-2. Работа опубликована в журнале Cell.
Детальный портрет антител и вируса
Ученые из лаборатории Памелы Бьёркман, обычно изучающие ВИЧ, переориентировали свои методы на новый коронавирус. Они сотрудничали с коллегами из Университета Рокфеллера в Нью-Йорке, которые предоставили образцы плазмы крови выздоровевших пациентов.
Целью было изолировать и визуализировать смесь антител из этих образцов, чтобы определить, какие из них наиболее эффективно борются с вирусом. Ключевой мишенью является спайковый (S) белок вируса, который он использует для захвата и проникновения в клетку человека. Антитело, блокирующее этот белок, может эффективно нейтрализовать вирус.
Используя технику криоэлектронной микроскопии отдельных частиц, команда получила изображения антител, связанных с S-белком. Они обнаружили, что антитела пациентов связываются с двумя различными областями S-белка, включая критически важный рецептор-связывающий домен (RBD).
"Насколько нам известно, это первый случай, когда команда визуализировала смесь антител, очищенных из человеческой крови после вирусной инфекции, чтобы увидеть цели этих антител, циркулирующих в организме выздоровевшего человека", — говорит Барнс.
Механизм нейтрализации
Барнс сфокусировался на одном конкретном типе антитела, показавшем сильную нейтрализующую способность. Были получены первые высокодетальные изображения нейтрализующего антитела, связанного с RBD в его "верхней" ("up") конформации.
Оказалось, что это антитело захватывает RBD в позиции, которая перекрывается с частью домена, ответственной за связывание с клеткой-хозяином. Таким образом, антитело физически блокирует способность S-белка инфицировать клетки.
"Знание того, какие области вируса SARS-CoV-2 особенно уязвимы для антител, очень важно для разработки вакцин. А знание того, какие классы антител наиболее эффективны, может помочь нам создать лучшие антительные терапии", — объясняет Барнс.
Памела Бьёркман отмечает: "Особенно интересно в структуре, полученной Кристофером, то, что она показывает: антитело, хотя и сильно нейтрализующее, не эволюционировало для оптимального связывания с S-белком SARS-CoV-2. Это говорит о том, что такие антитела может быть не так сложно индуцировать в организме человека с помощью вакцины".
Наука и ученые в контексте общества
Публикация исследования совпала по времени с общенациональными протестами после гибели Джорджа Флойда. Кристофер Барнс, как чернокожий ученый, высказался о проблемах расизма в науке и обществе.
"Я ученый. Я чернокожий ученый... Часто я был единственным афроамериканским ученым во всем моем здании... Мы не можем просто нанимать цветных людей, а затем говорить им оставить свою культуру, опыт и человечность за дверью", — говорит Барнс.
Профессор Биль Клемонс, наставник Барнса и председатель Совета по разнообразию президента Калтеха, отметил: "Работа доктора Барнса над ВИЧ уже демонстрировала, что он готов к должности преподавателя. Быстрый прогресс, которого он добился в исследованиях COVID-19, перед лицом всех наших общественных проблем, доказывает, что он будет лидером следующего поколения ученых".
В ответ на эти события руководство Калифорнийского технологического института объявило о новых шагах, направленных на укрепление инклюзивности и поддержку студентов и ученых из разных сообществ.