การศึกษาใหม่ที่ศึกษาวิธีที่เซลล์ของมนุษย์กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันเพื่อตอบสนองต่อการติดเชื้อ SARS-CoV-2 สามารถเปิดประตูสู่วัคซีนที่มีประสิทธิภาพและทรงพลังยิ่งขึ้นสำหรับต่อต้าน coronavirus และสายพันธุ์ใหม่ที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว

นักวิจัยกล่าวว่านี่เป็นการมองอย่างแท้จริงครั้งแรกว่าร่างกายมนุษย์ใช้ "ธงสีแดง" ประเภทใดเพื่อขอความช่วยเหลือจากทีเซลล์ ซึ่งเป็นนักฆ่าที่ระบบภูมิคุ้มกันส่งออกไปทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อ จนถึงปัจจุบัน วัคซีนโควิดได้มุ่งเน้นไปที่การกระตุ้นเซลล์ภูมิคุ้มกันชนิดอื่น นั่นคือ บีเซลล์ ซึ่งมีหน้าที่ในการสร้างแอนติบอดี

การพัฒนาวัคซีนเพื่อกระตุ้นแขนอีกข้างหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกัน—the ทีเซลล์—สามารถเพิ่มภูมิคุ้มกันต้าน coronavirus ได้อย่างมาก และที่สำคัญคือความหลากหลายของมัน

ตามที่ได้รายงานในวารสาร เซลล์นักวิจัยกล่าวว่าวัคซีนในปัจจุบันอาจขาดส่วนประกอบสำคัญของไวรัสที่สามารถกระตุ้นการตอบสนองภูมิคุ้มกันแบบองค์รวมในร่างกายมนุษย์ จากข้อมูลใหม่นี้ "บริษัทต่างๆ ควรประเมินการออกแบบวัคซีนของตนอีกครั้ง" Mohsan Saeed นักไวรัสวิทยาจากห้องปฏิบัติการโรคติดเชื้ออุบัติใหม่แห่งชาติ (NEIDL) ของมหาวิทยาลัยบอสตัน และผู้เขียนร่วมของรายงานกล่าว

ซาอีด ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีวเคมีของคณะแพทยศาสตร์ ได้ทำการทดลองกับเซลล์ของมนุษย์ที่ติดเชื้อไวรัสโคโรน่า เขาแยกและระบุชิ้นส่วนโปรตีน SARS-CoV-2 ที่หายไปเหล่านั้นภายในห้องปฏิบัติการ Biosafety Level 3 (BSL-3) แห่งใดแห่งหนึ่งของ NEIDL

"นี่เป็นงานใหญ่เพราะเทคนิคการวิจัยหลายอย่างยากที่จะปรับให้เข้ากับระดับการกักกันที่สูง [เช่น BSL-3]" Saeed กล่าว “ขั้นตอนการวิจัย coronavirus โดยรวมที่เราสร้างขึ้นที่ NEIDL และการสนับสนุนจากทีมงาน NEIDL ทั้งหมดของเราได้ช่วยเราตลอดเส้นทาง”

Saeed มีส่วนเกี่ยวข้องเมื่อ Pardis Sabeti และ Shira Weingarten-Gabbay นักพันธุศาสตร์เชิงคำนวณติดต่อเขา พวกเขาหวังว่าจะระบุชิ้นส่วนของ โรคซาร์ส COV-2 ที่กระตุ้น T เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกัน

Sabeti ผู้นำโครงการโรคติดเชื้อและไมโครไบโอมของ Broad Institute กล่าวว่า "การเกิดขึ้นของตัวแปรไวรัส ซึ่งเป็นงานวิจัยในห้องปฏิบัติการของฉัน เป็นปัญหาสำคัญสำหรับการพัฒนาวัคซีน เธอยังเป็นศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาระบบของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ชีววิทยาด้านสิ่งมีชีวิตและวิวัฒนาการ ภูมิคุ้มกันวิทยาและโรคติดเชื้อ ตลอดจนผู้ตรวจสอบสถาบันการแพทย์ Howard Hughes

"เราลงมือทำอย่างเต็มที่ทันทีเพราะห้องปฏิบัติการของฉันได้สร้างเซลล์ของมนุษย์แล้ว [แล้ว] ซึ่งสามารถติดเชื้อ SARS-CoV-2 ได้อย่างง่ายดาย" Saeed กล่าว ความพยายามของกลุ่มนี้นำโดยสมาชิกสองคนของห้องปฏิบัติการ Saeed ได้แก่ Da-Yuan Chen รองดุษฎีบัณฑิต และ Hasahn Conway ช่างเทคนิคในห้องปฏิบัติการ

ตั้งแต่เริ่มต้นของการระบาดใหญ่ของ COVID-2020 ในต้นปี 29 นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างทราบถึงเอกลักษณ์ของโปรตีน 2 ชนิดที่ผลิตโดยไวรัส SARS-CoV-XNUMX ในเซลล์ที่ติดเชื้อ ซึ่งก็คือชิ้นส่วนของไวรัสที่ปัจจุบันประกอบเป็นโปรตีนขัดขวางในวัคซีนต้านไวรัสโคโรน่าบางชนิด เช่น Moderna , ไฟเซอร์-BioNTech และวัคซีนของจอห์นสัน แอนด์ จอห์นสัน

ต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบโปรตีนอีก 23 ชนิดที่ซ่อนอยู่ภายในลำดับพันธุกรรมของไวรัส อย่างไรก็ตาม หน้าที่ของโปรตีนเพิ่มเติมเหล่านี้เป็นปริศนามาจนถึงปัจจุบัน ผลการวิจัยใหม่ของ Saeed และผู้ทำงานร่วมกันเผยให้เห็น—โดยไม่คาดคิดและวิกฤต— 25% ของชิ้นส่วนโปรตีนจากไวรัสที่กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ให้โจมตีไวรัสนั้นมาจากโปรตีนไวรัสที่ซ่อนอยู่เหล่านี้

ระบบภูมิคุ้มกันตรวจพบชิ้นส่วนเหล่านี้ได้อย่างไร? เซลล์มนุษย์ประกอบด้วย โมเลกุล "กรรไกร“—เรียกว่าโปรตีเอส—เมื่อเซลล์ถูกบุกรุก ให้ตัดส่วนโปรตีนจากไวรัสที่ผลิตขึ้นระหว่างการติดเชื้อ ชิ้นส่วนเหล่านั้นซึ่งมีโปรตีนภายในที่เปิดเผยโดยกระบวนการสับ—เช่นที่แกนของแอปเปิ้ลถูกเปิดเผยเมื่อแบ่งผลไม้—จะถูกส่งไปยังเยื่อหุ้มเซลล์และผลักผ่านช่องประตูพิเศษ

พวกมันติดอยู่นอกเซลล์ซึ่งทำเหมือนคนโบกรถ โบกมือให้ส่งทีเซลล์ เมื่อทีเซลล์สังเกตเห็นธงไวรัสที่โผล่ผ่านเซลล์ที่ติดเชื้อ พวกมันก็จะโจมตีและพยายามกำจัดเซลล์เหล่านั้นออกจากร่างกาย และการตอบสนองของทีเซลล์นี้ไม่มีนัยสำคัญ—Saeed กล่าวว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างความแรงของการตอบสนองนี้กับการที่ผู้ติดเชื้อ coronavirus จะพัฒนาโรคร้ายแรงต่อไปหรือไม่

Weingarten-Gabby หัวหน้าผู้เขียนรายงานและเพื่อนดุษฎีบัณฑิตในห้องปฏิบัติการ Sabeti กล่าวว่า "เป็นเรื่องน่าทึ่งทีเดียวที่ภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่งของไวรัสนั้นมาจากภูมิภาค [ของลำดับพันธุกรรมของไวรัส] ที่เรามองไม่เห็น "นี่เป็นเครื่องเตือนใจที่โดดเด่นว่าการวิจัยที่ขับเคลื่อนด้วยความอยากรู้เป็นพื้นฐานของการค้นพบที่สามารถเปลี่ยนการพัฒนาวัคซีนและการรักษาได้"

“การค้นพบของเรา…สามารถช่วยในการพัฒนาวัคซีนชนิดใหม่ที่จะเลียนแบบการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันของเราต่อไวรัสได้แม่นยำยิ่งขึ้น” Sabeti กล่าว

ทีเซลล์ไม่เพียงทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อ แต่ยังจดจำธงของไวรัสเพื่อให้สามารถโจมตี แข็งแกร่งขึ้นและเร็วขึ้น ในครั้งต่อไปที่ไวรัสตัวเดิมหรือรูปแบบอื่นปรากฏขึ้น นั่นเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเพราะ Saeed และผู้ทำงานร่วมกันกล่าวว่า coronavirus ดูเหมือนจะชะลอความสามารถของเซลล์ในการขอความช่วยเหลือด้านภูมิคุ้มกัน

"ไวรัสนี้ต้องการตรวจจับระบบภูมิคุ้มกันให้นานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้" ซาอีดกล่าว “เมื่อสังเกตเห็นโดย ระบบภูมิคุ้มกันมันจะถูกกำจัดและไม่ต้องการสิ่งนั้น”

จากการค้นพบของพวกเขา Saeed กล่าวว่าสูตรวัคซีนใหม่ซึ่งรวมโปรตีนภายในที่เพิ่งค้นพบใหม่ซึ่งประกอบเป็นไวรัส SARS-CoV-2 จะมีประสิทธิภาพในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่สามารถจัดการกับสายพันธุ์ใหม่ ๆ ของ coronavirus ที่เกิดขึ้นใหม่ . และด้วยความเร็วที่ตัวแปรเหล่านี้ยังคงปรากฏอยู่ทั่วโลก วัคซีนที่สามารถให้การป้องกันกับพวกมันทั้งหมดจะเป็นตัวเปลี่ยนเกม

การสนับสนุนการศึกษามาจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ สถาบันโรคภูมิแพ้และโรคติดเชื้อแห่งชาติ สถาบันมะเร็งแห่งชาติ (NCI) Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium; ทุนโครงการวิทยาศาสตร์มนุษย์ชายแดน; Gruss-Lipper Postdoctoral Fellowship; มิตรภาพโครงการความเป็นผู้นำ STEM ของ Zuckerman; Rothschild Postdoctoral Fellowship; สถาบันวิจัยมะเร็ง/มูลนิธิเฮิร์สต์; ทุนวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ EMBO ทุนระยะยาว; สถาบันวิจัยมะเร็ง/สมาคมบริสตอล-ไมเยอร์ส สควิบบ์; สถาบัน Parker สำหรับภูมิคุ้มกันมะเร็ง; กลุ่ม Emerson; มูลนิธิการกุศล G. Harold และ Leila Y. Mathers; มูลนิธิ Bawd; กองทุนเริ่มต้นของมหาวิทยาลัยบอสตัน มูลนิธิ Mark and Lisa Schwartz; สมาคมแมสซาชูเซตส์เพื่อความพร้อมของเชื้อโรค; สถาบัน Ragon แห่ง MGH, MIT และ Harvard; และห้องปฏิบัติการวิจัยมะเร็งแห่งชาติเฟรเดอริก

ที่มา: มหาวิทยาลัยบอสตัน