High-Yield Production and Antigenic Profiling of a Stabilized SARS-CoV-2 S2-Fc Fusion Protein Using GlycoSwitch Pichia pastoris
تُظهر هذه الدراسة أن إنتاج بروتين اندماج (S2-Fc) مستقر لفيروس سارس-كوف-2 في خميرة "بيکیا باستوريس" (Pichia pastoris) المعدلة جليكوزياً ينتج بروتيناً عالي المستضد، ذا غلوزة شبيهة بالبشر، ويحافظ على الحواتم المعادلة الأصلية، مما يضع نطاق S2 المحفوظ كمرشح واعد للقاحات كوفيد-19 واسعة الطيف.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تغير الفيروسات مظهرها باستمرار، وهو تكتيك بقاء يسمح لها بالتسلل عبر الأنظمة المناعية للأشخاص الذين تم تطعيمهم أو أصيبوا بالعدوى سابقاً. تركز معظم اللقاحات الحالية على الجزء الخارجي من فيروس SARS-CoV-2، وهو بروتين يشبه المسامير (السبايك) يستخدمه الفيروس للدخول إلى الخلايا البشرية. وبينما يسهل على الجهاز المناعي رصد هذا القسم الخارجي، إلا أنه أيضاً الجزء الذي يتغير بشكل متكرر، تماماً مثل مجرم يغير تنكره باستمرار. وهذا يجعل من الصعب على اللقاحات مواكبة المتغيرات الجديدة. ومع ذلك، يكمن تحت هذه الطبقة الخارجية المتغيرة لبٌّ أكثر استقراراً يحتاجه الفيروس ليعمل. هذا القسم الداخلي، المعروف باسم الوحدة الفرعية S2، نادراً ما يتغير لأنه يؤدي العمل الميكانيكي الأساسي المتمثل في دمج الفيروس بالخلية. ولأنه ثابت للغاية عبر النسخ المختلفة من الفيروس، تساءل العلماء طويلاً عما إذا كان استهداف هذا اللب المستقر يمكن أن يوفر درعاً أوسع وأطول أمداً ضد تفشيات المستقبل.
قام فريق من الباحثين في إيران باختبار هذه الفكرة من خلال إنشاء مرشح لقاح يعتمد على هذا اللب الداخلي المستقر. واجهوا تحدياً كبيراً: فالبروتين S2 لزج بطبيعته ويصعب إنتاجه بكميات كبيرة دون أن يتكتل أو يتفكك. ولحل هذه المشكلة، لجأ العلماء إلى نوع مجهري من الخميرة يسمى Pichia pastoris، وهي "خيول عاملة" في مجال التكنولوجيا الحيوية معروفة بقدرتها على إنتاج البروتينات بكفاءة. قام المهندسون بتعديل هذه الخميرة لإنتاج نسخة معدلة من بروتين S2، مع إرفاق مكون من الجهاز المناعي البشري به للمساعدة في بقائه مستقراً ولفترة أطول. والأهم من ذلك، أنهم استخدموا سلالة خاصة من هذه الخميرة، معدلة وراثياً، مصممة لتغليف البروتين بجزيئات سكر تشبه تلك الموجودة في الخلايا البشرية، بدلاً من السكريات الخشنة الشبيهة بالنباتات التي تنتجها سلالات الخميرة القياسية.
قام الباحثون بزراعة خلايا الخميرة المعدلة هذه في دفعات كبيرة، مع تغذيتها بالميثانول لتحفيز إنتاج بروتين S2. وبعد بضعة أيام، حصدوا السائل المحيط بالخلايا ونقوا البروتين، وفصلوه عن بقية مواد الخميرة. ووجدوا أن سلالة الخميرة المعدلة بالسكر أنتجت بروتيناً أكثر قليلاً من السلالة القياسية، حيث أعطت حوالي 20.6 ميكروغرام لكل ميلي لتر مقارنة بـ 18.6 ميكروغرام لكل ميلي لتر. والأهم من ذلك، أن جودة البروتين كانت مهمة؛ فعندما اختبروا مدى قدرة الأجسام المضادة البشرية على التعرف على البروتين، أظهرت النسخة المصنوعة من الخميرة المعدلة بالسكر تفاعلاً أقوى بكثير، حيث ارتبطت بنسبة أفضل بـ 31 بالمائة تقريباً عن النسخة المصنوعة من الخميرة القياسية. وقد أكد هذا أن الغلاف السكري الشبيه بالبشر ساعد في الحفاظ على الشكل الطبيعي للبروتين، مما جعله أسهل في التعرف عليه من قبل الجهاز المناعي.
ولضمان قدرة هذا البروتين على التفاعل بفعالية مع الجهاز المناعي، أجرى الفريق اختبارات باستخدام نسخة وهمية غير ضارة من الفيروس تحمل بروتين "السبايك" الخاص بـ SARS-CoV-2 على سطحها. قاموا بخلط هذا الفيروس الوهمي مع أجسام مضادة بشرية تم توليدها ضد بروتين S2 المنقى. وأظهرت النتائج أن هذه الأجسام المضادة كانت قادرة على تحييد الفيروس الوهمي، ومنعه من إصابة الخلايا. يشير هذا إلى أن البروتين يحافظ على السمات الهيكلية الصحيحة اللازمة للتعرف عليه من قبل الجهاز المناعي، مما يدعم إمكانية استخدامه كمكون للقاح. تشير الدراسة إلى أن التركيز على هذا اللب الداخلي المستقر للفيروس، وإنتاجه بالغلاف السكري المناسب في الخميرة، يعد مساراً قابلاً للتطبيق للمضي قدماً. وبينما يشير الباحثون إلى أن هناك حاجة لمزيد من الاختبارات في الكائنات الحية لتأكيد الحماية الكاملة والقدرة على إثارة استجابات مناعية جديدة، فإن عملهم يثبت أن لقاحاً مبنياً على هذا الجزء الثابت وغير المتغير من الفيروس يمكن أن يوفر دفاعاً قوياً ضد مجموعة واسعة من المتغيرات الحالية والمستقبلية.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.