COVID-3-D, un instrument de monitorizare a mutațiilor care fac dificilă dezvoltarea vaccinurilor împotriva coronavirusului

Cercetătorii din Melbourne au dezvoltat un instrument de monitorizare a mutațiilor care fac dificilă dezvoltarea vaccinurilor și a medicamentelor împotriva noului coronavirus. Noul instrument valorifică informațiile genomice și proteice despre virus și mutațiile acestuia pentru a ajuta la dezvoltarea medicamentelor și a vaccinurilor.

COVID-3-D, un soft în sprijinul dezvoltării tratamentelor anti-COVID-19

David Ascher, profesor asociat al Universității din Melbourne, și echipa sa de la Institutul de Științe și Biotehnologie Moleculară Bio21 și Institutul Baker Heart and Diabetes au dezvoltat un instrument de software și bibliotecă, supranumit COVID-3-D.

COVID-3-D, despre care s-a publicat un studiu¹ în jurnalul științific Nature Genetics, conține informații despre toate structurile proteice care coincid cu genomul SARS-CoV-2 (COVID-19), inclusiv fiecare mutație genetică știută și structura sa proteică mutantă rezultantă. Deși virusul SARS-CoV-2 este un agent patogen relativ nou, capacitatea sa de a acumula cu ușurință mutații între genele sale a fost evidentă încă de la începutul acestei pandemii, potrivit declarațiilor lui Ascher.

În contextul proiectării și descoperirii medicamentelor terapeutice, aceste mutații și tiparele prin care se acumulează în structurile proteice ale virusului pot afecta capacitatea vaccinurilor și a medicamentelor de a lega virusul sau de a crea un răspuns imunitar specific împotriva acestuia. Din această cauză, oamenii de știință trebuie să încerce nu numai să controleze virusul, ci și să fie cu un pas înaintea lui, încercând să prevadă cum se va schimba în timp.

Mai multe universități internaționale și instituții de cercetare folosesc deja COVID-3-D în dezvoltarea unor vaccinuri și a unor tratamente. La Bio21 instrumentul este utilizat ca parte a eforturilor continue de a înțelege și a dezvolta medicamente pentru tratarea COVID-19.

Pentru a dezvolta COVID-3-D, echipa profesorului Ascher a analizat datele de secvențiere a genomului a peste 120.000 de probe de SARS-CoV-2 de la persoane infectate la nivel global, inclusiv cele care afectează în mod unic Australia, pentru a identifica mutațiile din fiecare dintre proteinele virusului. Savanții au testat și analizat efectele mutațiilor asupra structurii proteinelor lor folosind simulări pe computer.

Aceste date au fost utilizate pentru a calcula toate efectele biologice ale fiecărei mutații posibile din genom. Pentru a ajuta cercetătorii să țină cont de posibile mutații viitoare, echipa a analizat mutațiile din coronavirusurile asociate SARS-CoV și Bat RaTG13.

Mutațiile sau modificările materialului genetic al unui organism sunt „erori” naturale în procesul de replicare celulară. Ele pot conferi virusului noi „puteri” de supraviețuire, grad de infectare și virulență. Din fericire, cercetătorii au descoperit că SARS-CoV-2 suferă mutații mai lent decât alte virusuri, cum ar fi gripa, cu aproximativ două modificări noi în genomul său în fiecare lună.

COVID-3-D poate ajuta cercetătorii să recunoască modul în care funcționează mutațiile și să identifice ținte mai eficiente pentru vaccin și medicamente. Abia când se cunoaște felul în care o mutație va afecta forma 3-D a unei proteine, se poate prevedea dacă aceasta va compromite capacitatea de funcționare a medicamentului.

Pe măsură ce comunitatea științifică și medicală globală dobândește o mai bună înțelegere a biologiei din spatele infecției cu SARS-CoV-2, aceasta va fi o resursă puternică pentru a prezice problemele cu mutațiile și pentru a ghida dezvoltarea unor terapii mai eficiente. COVID-3-D continuă să fie actualizat cu noi structuri proteice, mutații și analize pentru a se menține în fața mutațiilor care cauzează probleme și a crește înțelegerea mecanismelor acestui nou coronavirus.

Despre mutațiile SARS-CoV-2

O mutație a unui virus înseamnă o modificare a însușirilor acestuia apărută în urma restructurărilor materialului genetic. O mutație este, practic, doar o mică diferență, o schimbare de literă în genom. În ceea ce privește SARS-CoV-2, va dura ceva timp până când virusul va dobândi o diversitate genetică substanțială. Noul coronavirus suferă mutații destul de lent pentru un virus, orice linie dobândind câteva modificări în fiecare lună (un număr de două până la șase ori mai mic decât numărul de mutații dobândite de virusurile gripale în aceeași perioadă).

Totuși, mutațiile sunt baza pe care poate acționa selecția naturală. Cele mai frecvente mutații vor face ca un virus să devină nefuncțional sau să nu mai aibă niciun efect. Cu toate acestea, există și riscul ca mutațiile să influențeze transmisibilitatea SARS-CoV-2 în gazdele umane. Ca rezultat, s-au depus eforturi intense pentru a afla care (dacă există) dintre mutațiile identificabile ar putea modifica în mod semnificativ funcția virală.

O mutație nefericită în acest context este o modificare a aminoacizilor în proteina SARS-CoV-2, acea proteină spike care îi permite virusului să se atașeze de celulele gazdă. Această schimbare de caracter unic în genomul viral - denumită D614G - s-a dovedit a crește puterea de infectare a virusului în celulele cultivate în laborator, deși nu are niciun impact măsurabil asupra severității bolii. Provocarea cu D614G, ca și în cazul altor mutații, este de a o descuraja în cazul creșterii în frecvență. 

În timp ce modificările adaptive pot să apară, datele disponibile sugerează că, în mare, ne confruntăm cu același virus de la începutul pandemiei. Cercetătorii neagă ideea că virusul a suferit mutații spre o formă mai gravă sau dimpotrivă, cum s-a sugerat în unele cercuri, una ceva mai blândă. Posibile scăderi ale severității simptomelor observate în timpul verii sunt probabil rezultatul infectării persoanelor mai tinere și mai sănătoase, măsurile de izolare (cum ar fi distanțarea socială) și opțiunile îmbunătățite de tratament, mai degrabă decât modificări ale virusului în sine. Cu toate acestea, deși SARS-CoV-2 nu s-a schimbat semnificativ până în prezent, lumea științifică își extinde în continuare cercetările și dezvoltarea instrumentelor pentru a-i urmări evoluția și a ține pasul cu eventualele schimbări.

Tratamentul actual pentru COVID-19

În ceea ce privește tratamentele actuale anti-COVID 19, majoritatea pacienților cu o formă ușoară de boală pot fi tratați în ambulator sau acasă, cu ajutorul telemedicinei, fără antivirale.

În cazul unei forme moderate de COVID-19, când apare o afecțiune respiratorie, având în vedere că boala pulmonară poate progresa rapid, se recomandă monitorizarea atentă a pacienților. Dacă se suspectează puternic pneumonia bacteriană sau sepsisul, se administrează tratament cu antibiotice.

În cazul formelor grave sau critice de COVID-19, terapia cu oxigen trebuie administrată imediat folosind o canulă nazală sau un dispozitiv cu debit mare de oxigen. Tratamentul antiviral se face cu remdesivir sau remdesivir și dexametazonă. Dacă se suspectează pneumonie sau sepsis bacterian secundar, se administrează de asemenea antibiotice. 

 

 

 

Sursă foto: Shutterstock
Bibliografie:
Nature Genetics - Exploring the structural distribution of genetic variation in SARS-CoV-2 with the COVID-3D online resource
https://www.nature.com/articles/s41588-020-0693-3
1. Studiul „Exploring the structural distribution of genetic variation in SARS-CoV-2 with the COVID-3D online resource”, apărut în Nature Genetics (2020). DOI: 10.1038/s41588-020-0693-3, autori: Stephanie Portelli et al. 
NIH - Therapeutic Management of Patients with COVID-19
https://www.covid19treatmentguidelines.nih.gov/therapeutic-management/

 


Te-ar mai putea interesa și...


 

 

 

Pentru a comenta este nevoie de sau înregistrare.
Comentarii 0