Istraživači sa Klivlendske klinike identifikovali su novi način na koji virus SARS-CoV-2 otima prevodilačku mašineriju svog domaćina koristeći elemente u svom genetskom materijalu i izaziva COVID-19, otvarajući put za buduća istraživanja.
Virusi se ne mogu replicirati nezavisno; oni prisiljavaju inficirane ćelije domaćina da čitaju genetska uputstva u RNK virusa i proizvode proteine za virus. Tim koji predvodi dr Debjit Khan, iz laboratorije dr Paul Fok, izvještava o svom novootkrivenom elementu RNK pod nazivom SPEAR (sarbecoviral pan-end activating RNA) i kompleks koji vezuje SPEAR su ključni za to kako COVID-19 inficira ćelije domaćina da bi se to dogodilo.
Tim je objavio svoje nalaze u članku u časopisu Nature Communications, koji takođe deli obećavajuće pretkliničke rezultate novog antivirusnog leka koji blokira SPEAR-vezujući kompleks.
„Trenutne vakcine protiv COVID-19 su čudo genetskog inženjeringa, ali moramo nastaviti da učimo što je više moguće o virusu“, kaže dr Kan. „Trenutne vakcine i tretmani se fokusiraju na šiljasti protein koji se vezuje za ćelije domaćina, ali on može da mutira. Ovaj SPEAR element se ne menja na isti način, tako da je važno da ga istražimo kako bismo ga potencijalno dodali našem arsenalu za borbu protiv budućih epidemija .“
Kada se pojavi novi virus, lekari primećuju i beleže trendove među svojim pacijentima — određene simptome ili grupe ljudi koji su pogođeni teže od drugih. Istraživači tada mogu da krenu na posao, koristeći ova zapažanja da vode svoje projekte.
SPEAR-ovo otkriće nas takođe potencijalno dovodi korak bliže tome zašto su infekcije COVID-19 teže kod pacijenata sa povišenim nivoima insulina. Insulin, koji pomaže telu da reguliše šećer u krvi, nije regulisan kod dijabetesa i često je povišen kod pacijenata sa gojaznošću. Studija je pokazala da insulin direktno stimuliše određene proteine domaćina u masnim ćelijama da vežu SPEAR element i stimulišu ekspresiju proteina virusa.
Istraživanje RNK je kritična komponenta razumevanja SARS-CoV-2 i razvoja tretmana. Dva istraživača koji su završili početno istraživanje RNK od suštinskog značaja za razvoj mRNA vakcine nedavno su dobili Nobelovu nagradu za medicinu.
Pozadina dr Khana je proučavanje RNK u bolestima poput raka i zastoja u neurorazvoju. Kako se pojavio COVID-19, mnogi RNK biolozi u laboratoriji dr Foksa počeli su da razmišljaju kako da istraže RNK virusa da bi saznali više.
Ono što je počelo kao diskusija dovelo je do saradnje sa istraživačima u laboratoriji koju je vodila dr Michaela Gack, naučni direktor Klivlend klinike Florida Research & Innovation Center. Tim dr Gaka iz Infekcijske biologije istražuje interakcije između virusa i njihovih domaćina. GuanKun Liu, Ph.D., iz tima dr Gacka, završio je neka od testiranja u objektima FRIC-a.
Tim je otkrio da se deo RNK virusa savija u poseban oblik, oponašajući specifičan oblik koji se nalazi u RNK domaćina. Ta promena omogućava virusnoj RNK da se veže za proteine domaćina i reguliše koji virusni geni nastaju i na kojim nivoima. Utvrđeno je da se četiri enzima domaćina vezuju za regulatornu RNK i formiraju SPEAR-vezujući kompleks, što je dodatno pojačalo sintezu proteina virusa.
„Proteini unutar SPEAR kompleksa za koje smo znali, i znali smo njihove funkcije u ćelijama domaćinima. Oni su od suštinskog značaja za naše zdravlje“, kaže dr Kan. „Ali saznali smo da je virus smislio način da ih iskoristi u svoju korist.
Studija je identifikovala SPEAR i gene povezane sa SPEAR-vezujućim kompleksom, kao i druge uticaje kao što su insulin i nivoi cirkulišućih citokina. Citokini su imunološki regulatori koje proizvodi imuni sistem koji se bore protiv infekcije, ali takođe mogu izazvati upalu. Ova otkrića imaju mnoge implikacije van razvoja lekova, kaže dr Foks, predsedavajući Robert Canova za istraživanje inflamacije i član osoblja u kardiovaskularnim i metaboličkim naukama Lernerovog istraživačkog instituta.
