High-Yield Production and Antigenic Profiling of a Stabilized SARS-CoV-2 S2-Fc Fusion Protein Using GlycoSwitch Pichia pastoris
Questo studio dimostra che la produzione di una proteina di fusione SARS-CoV-2 S2-Fc stabilizzata in *Pichia pastoris* ingegnerizzata per la glicosilazione produce una proteina altamente antigenica e con glicosilazione simile a quella umana che preserva gli epitopi neutralizzanti nativi, posizionando il dominio S2 conservato come un candidato promettente per vaccini anti COVID-19 ad ampio spettro.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
I virus cambiano costantemente il loro aspetto, una tattica di sopravvivenza che permette loro di scivolare via attraverso i sistemi immunitari di persone vaccinate o precedentemente infette. La maggior parte degli attuali vaccini si concentra sulla parte più esterna del virus SARS-CoV-2, una proteina a forma di punta che il virus utilizza per entrare nelle cellule umane. Sebbene questa sezione esterna sia facile da individuare per il sistema immunitario, è anche la parte che cambia più frequentemente, proprio come un criminale che altera costantemente il proprio travestimento. Ciò rende difficile per i vaccini stare al passo con le nuove varianti. Tuttavia, sotto questo strato esterno mutevole, si trova un nucleo più stabile di cui il virus ha bisogno per funzionare. Questa sezione interna, nota come subunità S2, cambia raramente perché svolge il lavoro meccanico essenziale di fusione del virus con una cellula. Poiché è così costante in tutte le diverse versioni del virus, gli scienziati si sono a lungo chiesti se puntare a questo nucleo stabile potesse fornire uno scudo più ampio e duraturo contro le future epidemie.
Un team di ricercatori in Iran ha intrapreso l'obiettivo di testare questa idea creando un candidato vaccinale basato su questo nucleo interno stabile. Si sono trovati di fronte a una sfida significativa: la proteina S2 è naturalmente appiccicosa e difficile da produrre in grandi quantità senza che si aggreghi o si sfaldi. Per risolvere questo problema, gli scienziati si sono rivolti a un lievito microscopico chiamato Pichia pastoris, un cavallo di battaglia della biotecnologia noto per la sua capacità di produrre proteine in modo efficiente. Hanno ingegnerizzato il lievito per produrre una versione modificata della proteina S2, attaccandovi un componente del sistema immunitario umano per aiutarla a rimanere stabile e durare più a lungo. Fondamentalmente, hanno utilizzato un ceppo speciale di questo lievito, geneticamente modificato, progettato per rivestire la proteina con molecole di zucchero che somigliano a quelle presenti sulle cellule umane, piuttosto che agli zuccheri ruvidi e simili a quelli vegetali prodotti dai ceppi di lievito standard.
I ricercatori hanno coltivato queste cellule di lievito ingegnerizzate in grandi lotti, nutrendole con metanolo per innescare la produzione della proteina S2. Dopo alcuni giorni, hanno raccolto il liquido che circondava le cellule e hanno purificato la proteina, separandola dal resto del materiale del lievito. Hanno scoperto che il ceppo di lievito ingegnerizzato per gli zuccheri produceva leggermente più proteina rispetto al ceppo standard, ottenendo circa 20,6 microgrammi per millilitro rispetto ai 18,6 microgrammi per millilitro. Ancora più importante, la qualità della proteina era fondamentale. Quando hanno testato quanto bene gli anticorpi umani riconoscessero la proteina, la versione prodotta dal lievito ingegnerizzato per gli zuccheri mostrava una reazione significativamente più forte, legandosi circa il 31 percento meglio rispetto alla versione prodotta dal lievito standard. Ciò ha confermato che il rivestimento di zucchero simile a quello umano aiutava a preservare la forma naturale della proteina, rendendola più facile da riconoscere per il sistema immunitario.
Per garantire che questa proteina potesse interagire efficacementamente con il sistema immunitario, il team ha condotto dei test utilizzando una versione innocua e finta del virus che portava sulla sua superficie la proteina spike del SARS-CoV-2. Hanno mescolato questo falso virus con anticorpi umani che erano stati generati contro la proteina S2 purificata. I risultati hanno mostrato che questi anticorpi erano in grado di neutralizzare il falso virus, impedendogli di infettare le cellule. Ciò suggerisce che la proteina mantiene le corrette caratteristiche strutturali necessarie per il riconoscimento da parte del sistema immunitario, supportando il suo potenziale come componente vaccinale. Lo studio indica che concentrarsi su questo nucleo interno stabile del virus, e produrlo con il giusto rivestimento di zucchero nel lievito, è una via percorribile. Sebbene i ricercatori sottolineino che sono necessari ulteriori test negli organismi viventi per confermare la protezione completa e la capacità di stimolare nuove risposte immunitarie, il loro lavoro dimostra che un vaccino costruito su questa parte conservata e immutabile del virus potrebbe offrire una difesa potente contro una vasta gamma di varianti attuali e future.
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