O nouă abordare a vaccinului împotriva norovirusului ar putea fi aplicabilă altor virusuri ARN
Fiecare virus ARN – de la virusurile care provoacă infecții intestinale și gripă, până la varicelă și răceala comună – are propria sa poveste, cu o combinație unică de simptome, rate de transmitere, durată și plan chimic.
Cu toate acestea, la nivel genetic, virusurile ARN împărtășesc elemente structurale comune. ARN-ul genomului lor prezintă structuri cu fire, pliuri și caracteristici asemănătoare nodurilor care interacționează cu organismul uman și cu medicamentele în moduri potențial previzibile. Potrivit unui nou studiu de la Yale, înțelegerea acestor structuri ar putea deschide calea pentru o nouă modalitate de dezvoltare a vaccinurilor și medicamentelor pentru orice patogen emergent, începând cu norovirusul, cel mai comun virus responsabil de infecțiile intestinale.
Studiul realizat în laboratoarele lui Anna Marie Pyle și Craig Wilen de la Yale a dus la dezvoltarea unui vaccin împotriva norovirusului, care s-a dovedit eficient în modele pe șoareci și poate fi adaptabil pentru alte virusuri ARN. „Norovirusul a fost un exemplu ideal pentru a testa abordarea noastră”, a afirmat Pyle. „Atributele sale structurale nu erau cunoscute înainte să începem această cercetare, iar totuși este un virus cu consecințe majore asupra sănătății publice.”
Conform Organizației Mondiale a Sănătății, la nivel global există aproximativ 685 de milioane de cazuri de norovirus în fiecare an. Acesta este principalul cauzator de gastroenterită, provocând până la 200.000 de decese anual, inclusiv 50.000 de decese la copii, în special în țările cu venituri reduse. În prezent, nu există un vaccin sau un tratament aprobat pentru acest virus.
„Norovirusul provoacă o cantitate enormă de suferință la nivel mondial, iar noi nu avem încă un tratament sau un vaccin pentru el, în mare parte pentru că înțelegem atât de puțin despre biologia sa de bază”, a declarat Tanja Hann, studentă la doctorat în biofizică moleculară și biochimie la Yale, membră a laboratorului Pyle.
„Ne-am dorit să vedem dacă putem folosi ceea ce am învățat despre structura ARN-ului virusului pentru a construi o versiune slăbită a acestuia, care să poată servi drept punct de plecare pentru un vaccin”, a mai spus Hann. În cadrul studiului, cercetătorii au analizat structurile ARN (planuri genetice codificate în acid ribonucleic, mai degrabă decât în ADN) din genomul norovirusului la șoareci. Laboratorul Pyle a avut succes anterior în descifrarea modelului structural al virusului hepatitei C, virusului West Nile și SARS-CoV-2, virusul care provoacă COVID-19.
Genomul norovirusului s-a dovedit a fi extrem de structurat. Acesta este mic și compact, ceea ce îl face mai ușor de replicat și mai greu de distrus, având pliuri care formează structuri bidimensionale și tridimensionale. Pe măsură ce cercetătorii căutau o modalitate de a încetini sau opri creșterea virusului, au identificat „puncte fierbinți” structurale de exploatat. Au folosit două abordări: „îndreptarea” structurilor pentru a genera efecte și perturbarea structurilor prin modificări minore ale secvenței genomice.
Una dintre încercările lor s-a evidențiat, dovedindu-se eficientă în oprirea norovirusului, chiar și în șoareci imunocompromiși. Aceasta a „desfăcut” structuri într-o parte a virusului care conținea codul genetic pentru proteinele virale. Virusul „mutant” dezvoltat în laborator nu doar că a introdus modificări structurale în genomul viral care au limitat infecția, dar a și declanșat un răspuns imunitar capabil să neutralizeze virusul „normal”.
Arya Ökten, membră a laboratorului Wilen, care a obținut recent doctoratul la YSM, a descris modificarea structurală comparând-o cu „desfacerea” unui fir care s-a pliat asupra sa. „Găsirea unor modalități noi și inventive de a combate acești patogeni – care există de mult timp, dar au evitat vaccinarea – ar putea face o diferență uriașă în viețile oamenilor”, a spus Ökten. „Norovirusul, ca un exemplu, este un virus care ucide atât de mulți copii sub cinci ani în țările cu venituri medii și mici.”
Laboratorul Wilen, care a realizat cercetări inovatoare asupra norovirusului, a oferit expertiză pe parcursul fazei de testare și monitorizare a studiului. Totuși, poate cea mai semnificativă descoperire a fost potențialul de adaptare a tehnicii pentru a lupta împotriva altor patogeni, abordarea fiind aplicabilă oricărui virus cu o secvență cunoscută. Numai în ultimii ani, oamenii de știință au reușit să detecteze structurile funcționale dintr-un virus ARN, în parte datorită cercetărilor conduse de laboratorul Pyle de la Yale. De exemplu, în 2021, laboratorul Pyle a cartografiat structuri din virusul SARS-CoV-2, arătând că genomul său se condensează într-o asamblare strâns pliată.
„Aceasta ar putea fi deosebit de utilă în gestionarea unui virus ARN emergent”, a afirmat Pyle. „Dacă cunoști secvența genomică, poți cartografia structurile sale și observa caracteristicile importante. Este o modalitate de a dezvolta un vaccin stabil pentru virusuri despre care știi foarte puțin.”
Cercetătorii au afirmat că abordarea oferă imunitate suplimentară împotriva tuturor proteinelor dintr-un virus, spre deosebire de un vaccin ARN mesager, care stimulează imunitatea doar pentru o singură proteină, cum ar fi proteina spike în cazul vaccinurilor ARN mesager COVID.
Următorul obiectiv al cercetătorilor este să își adapteze abordarea vaccinului pe bază de norovirus la modelele umane.
