Groźba zainfekowania dużej części społeczności koronawirusem SARS-CoV-2, wywołującym chorobę COVID-19, przewróciła cały świat do góry nogami. Pandemia trwa już od kilku miesięcy, wirus szaleje w wielu krajach, a liczba zarażonych osób wciąż rośnie. Świat medycyny dwoi się i troi, aby zapobiec dalszemu rozprzestrzenianiu się choroby. Naukowcy z Uniwersytetu w Sheffield opracowali nowy test, który można wykorzystać do oceny zdolności przyłączenia wirusów do komórek gospodarza, i tym samym przetestowania potencjalnych barier infekcji wirusowej. Korzystając z tego testu, zespół był w stanie wykazać zdolność powiązania białka koronawirusa (wywołującego zespół ostrej niewydolności oddechowej) z komórkami ludzkimi posiadającymi enzym ACE2.
Białko szczytowe jest główną strukturą, którą SARS-CoV-2 wykorzystuje do wiązania się z receptorami ACE2 ulegającymi ekspresji na komórkach docelowych przed ich zakażeniem i potencjalnie wywołujący dalej chorobę COVID-19. Naukowcy odkryli, że inkubacja komórek z niefrakcjonowaną heparyną zatrzymała wiązanie białka. Heparyna to substancja, która naturalnie występuje w organizmie człowieka, a także od 1938 roku jest wykorzystywana w medycynie, jako składnik leków rozrzedzających krew.
Jak przebiega zainfekowanie koronawirusem?
Po związaniu ACE2 z białkiem koronawirusa, następuje rozszczepienie komórki gospodarza na dwie podjednostki - S1, która zawiera domenę wiążącą receptor (RBD) i S2, co umożliwia fuzję z błoną komórki gospodarza i przedostanie się wirusa do organizmu. Aby zbadać wiązanie wirusa SARS-CoV-2 z komórkami gospodarza, zespół opracował test, wykorzystujący partię komórek z rakiem pęcherza moczowego RT4, które posiadają zarówno ACE2, jak i gen kodujący ten enzym - TMPRSS2. Odkryli, że nienaruszona, rekombinowana postać białka koronawirusa, zawierającego zarówno S1, jak i S2, ale nie samą domenę S1, silnie wiąże się z komórkami RT4, w sposób zależny od temperatury. Zespół twierdzi, że aktywność namnażania wiązań rośnie najszybciej w temperaturze 37°C.
Profesor Peter Monk z Uniwersytetu w Sheffield ze swoim zespołem badaczy twierdzi, że większość typów komórek wykazuje tylko dość niski poziom ACE2, co sugeruje, że białko szczytowe koronawirusa może być również kompatybilne z innymi receptorami, aby umożliwić przeniknięcie wirusa do organizmu innymi drogami. Zdaniem zespołu niektóre wirusy, takie jak np. opryszczka wargowa, wiążą się z glikozaminoglikanami (elementami strukturalnymi żywych organizmów, posiadających rolę biologicznie aktywnych związków) gospodarza, zwanymi siarczanami heparanu. Ponadto badanie przeprowadzone przez jedną grupę sugerowało, że rozpuszczalna heparyna może hamować wejście SARS CoV-2 do komórek zwanych „Vero” - linii komórkowej pochodzącej z nabłonka nerki kotawca zielonosiwego (gatunku małpy wąskonosej, zamieszkującej Afrykę Wschodnią), a przechowywanej w specjalnych bankach komórkowych. Biorąc pod uwagę fakt, że badania w pewnym stopniu naśladowały niektóre cechy infekcji SARS-CoV-2, naukowcy wykorzystali to do przetestowania efektów inkubacji komórek RT4 z heparyną w 37°C.
Czy wykorzystanie heparyny zmniejszy rozprzestrzenianie się koronawirusa?
Zespół naukowców ogłosił, że niefrakcjonowana heparyna (UFH) całkowicie hamuje wiązanie S1 i S2 z komórkami RT4. Poddanie komórek działaniu dwóch heparyn o niskiej masie cząsteczkowej (LMWH), które są już w użyciu klinicznym, również hamowało wiązanie, ale tylko częściowo i nie tak silnie. Czy białko szczytowe koronawirusa może zatem również wiązać siarczan heparanu z komórkami gospodarza? Autorzy twierdzą, że interakcja, którą zaobserwowali między heparyną a białkiem koronawirusa sugeruje, że może on również wiązać się z siarczanem heparanu w komórce gospodarza. Aby przetestować tę hipotezę, naukowcy wystawili komórki RT4 na działanie mieszaniny heparynazy I i III - enzymów rozkładających cząsteczki siarczanu heparanu.
Leczenie nie spowodowało żadnego znaczącego zmniejszenia wiązania komórek RT4, co sugeruje, że siarczany heparanu nie odgrywają żadnej znaczącej roli w przyłączaniu białka szczytowego SARS-CoV-2 do komórek gospodarza. Naukowcy podkreślają, że cząsteczki LMWH (heparyny drobnocząsteczkowej), którą już zastosowano w leczeniu pacjentów z COVID-19 i wykazano, że poprawia ona wyniki osób zarażonych, są znacznie mniejsze niż UFH (heparyny niefrakcjonowanej) i mają łatwiejszą do przewidzenia farmakokinetykę, dzięki czemu zachowują się bardziej stabilnie i są łatwiejsze do wykorzystania. Profesor Monk podtrzymuje, że należy rozważyć wcześniejsze stosowanie heparyny, gdy infekcja wirusowa jest jeszcze na etapie wpływającym na nasilenie choroby COVID-19.
Bibliografia:
Źródło grafiki: pixabay.com
Więcej komentarzy...