Mnogo je dugotrajnih misterija iz pandemije COVID-19. Na primer, zašto SARS-CoV-2, virus iza bolesti, izaziva teške simptome kod nekih pacijenata, dok mnogi drugi koronavirusi ne? A šta uzrokuje da čudni simptomi traju čak i nakon što je infekcija uklonjena iz sistema osobe?
Svet možda sada ima početak odgovora. U studiji koja se pojavila u časopisu Proceedings of the National Academi of Sciences, multidisciplinarni istraživački tim predvođen UCLA istražuje jedan način na koji COVID-19 okreće imuni sistem — što je ključno za održavanje ljudi u životu — protiv samog tela, sa potencijalno smrtonosnim rezultate.
Koristeći sistem veštačke inteligencije koji su razvili, autori studije su skenirali celu kolekciju proteina koje proizvodi SARS-CoV-2, a zatim izveli iscrpnu seriju eksperimenata za validaciju.
Naučnici su otkrili da određeni fragmenti virusnih proteina, koji nastaju nakon što se virus SARS-CoV-2 razbije na komade, mogu oponašati ključnu komponentu telesne mašinerije za pojačavanje imunoloških signala.
Njihova otkrića sugerišu da neki od najozbiljnijih ishoda COVID-19 mogu biti rezultat toga što ovi fragmenti prekomerno stimulišu imuni sistem, uzrokujući na taj način ogromnu upalu u veoma različitim kontekstima kao što su citokinske oluje i smrtonosna koagulacija krvi.
Studiju je vodio odgovarajući autor Gerard Vong, profesor bioinženjeringa na UCLA Samueli School of Engineering i na odeljenju za hemiju i biohemiju UCLA College i odeljenju za mikrobiologiju, imunologiju i molekularnu genetiku.
„Ono što smo otkrili odstupa od standardne slike virusne infekcije“, rekao je Vong, koji je takođe član Kalifornijskog instituta za nanosisteme na UCLA. „Udžbenici nam govore da nakon što se virus uništi, bolesni domaćin ‘pobeđuje’, a različiti delovi virusa mogu da se koriste za obuku imunološkog sistema za buduće prepoznavanje. COVID-19 nas podseća da to nije tako jednostavno.
„Poređenja radi, ako se pretpostavi da nakon što se hrana razgradi u svoje molekularne komponente, onda je njen efekat na telo završen, to bi bilo veoma oslobađajuće; ne bih morao da brinem o pola tuceta žele krofni koje sam upravo jeli. Međutim, ova jednostavna slika nije tačna.“
Istraživački tim je otkrio da fragmenti SARS-CoV-2 mogu da imitiraju urođene imune peptide, klasu imunih molekula koji pojačavaju signale da bi aktivirali prirodnu odbranu tela. Peptidi su lanci aminokiselina poput proteina, samo kraći.
Ovi imuni peptidi se mogu spontano sastaviti u nove strukture sa dvolančanom RNK, posebnim oblikom molekula koji je neophodan za izgradnju proteina iz DNK, koji se obično nalazi u virusnim infekcijama ili oslobađa umirućim ćelijama.
Dobijeni hibridni kompleks imunih peptida i dvolančane RNK pokreće lančanu reakciju koja pokreće imuni odgovor.
Pored njihove analize veštačke inteligencije, istraživači su koristili najsavremenije metode za razjašnjavanje bioloških struktura nanorazmera i sproveli eksperimente na ćelijama i životinjama.
U poređenju sa relativno bezopasnim koronavirusima koji izazivaju prehladu, tim je otkrio da SARS-CoV-2 sadrži mnogo više kombinacija fragmenata koji mogu bolje da oponašaju ljudske imune peptide.
U skladu sa tim, dodatni eksperimenti sa više tipova ćelija dosledno pokazuju da fragmenti koronavirusa SARS-CoV-2 izazivaju pojačan inflamatorni odgovor u poređenju sa onima iz virusa obične prehlade. Isto tako, eksperimenti sa miševima pokazuju da fragmenti SARS-CoV-2 dovode do ogromnog imunološkog odgovora, posebno u plućima.
