L'étude de TSRI indique la structure toute première de la protéine de virus de Lassa

Avant que le virus Ebola ait jamais frappé l'Afrique de l'ouest, les gens du pays étaient déjà sur la surveillance pour un agent pathogène mortel : Virus de Lassa. Avec des milliers mourant de Lassa chaque année ; et le potentiel pour que le virus entraîne encore de plus grands chercheurs de manifestations sont investis dans concevoir un vaccin pour l'arrêter.

Maintenant une équipe aboutie par le scientifique Kathryn Hastie et professeur Bruyère Ollmann Saphire de personnel au The Scripps Research Institute (TSRI) a résolu la structure des machines virales que le virus de Lassa emploie pour présenter des cellules humaines. Leur étude, publiée le 2 juin 2017 en la Science de tourillon, est la première pour montrer une pièce principale de la structure virale, appelée la glycoprotéine extérieure, pour n'importe quel membre de la famille mortelle d'arénavirus.

D'une manière primordiale, la structure neuve fournit un modèle pour concevoir un vaccin de virus de Lassa.

« C'était un effort tenace ; au-dessus d'une décennie ; pour conquérir un danger global, » a dit le saphir d'Ollmann, auteur supérieur de l'étude neuve.

La structure d'arénavirus jamais n'avait été vue déja

Cette histoire commence par un jeune étudiant de troisième cycle à San Diego et mène complètement au Sierra Leone, à un seul hôpital où les victimes de la fièvre de Lassa obtiennent par milliers chaque année.

Quand Hastie a joint le laboratoire du saphir d'Ollmann en tant qu'étudiant de troisième cycle en 2007, il a dit son comité de thèse qu'il a voulu résoudre la structure de la glycoprotéine assemblée d'arénavirus, quelque chose jamais non avant faite. « Peut-être c'était ma naïveté d'étudiant de troisième cycle, mais j'ai pensé qu'il a semblé intéressant, » a indiqué Hastie.

« Le comité de thèse l'a regardée et a dit, « bonne chance ! » « Saphir d'Ollmann retrouvé.

Dans la biologie, résoudre une structure signifie déterminer sa forme dans 3D. Hastie planification pour résoudre la structure de la glycoprotéine de virus de Lassa utilisant une cristallographie appelée de rayon X de technique, en laquelle les molécules de protéine immédiates de chercheurs d'un virus pour aligner et former un cristal. Quand les rayons X heurtent les électrons dans le cristal, ils produisent un diagramme diffraction qui indique l'organisme du cristal et la structure moléculaire de la protéine qui l'a formée. En résolvant la structure de la glycoprotéine de virus de Lassa, Hastie a espéré produire un plan de l'objectif sur le virus où les anticorps doivent attaquer ; une opération principale en développant un vaccin.

La cristallographie de rayon X dépend de avoir une protéine stable, pourtant tout le virus de Lassa que la glycoprotéine a voulu faire devait tomber en morceaux.

Le problème était que des glycoprotéines se composent de plus petites sous-unités. D'autres virus ont des obligations qui retiennent les sous-unités ensemble, « comme une agrafe, » Hastie a dit. Les arénavirus n'ont pas cette agrafe ; au lieu de cela, les sous-unités ont juste flotté à partir de l'un l'autre chaque fois que Hastie a essayé de fonctionner avec elles.

Un autre défi était de recréer une partie du cycle de vie viral dans le laboratoire ; une étape quand la glycoprotéine de Lassa obtient coupée dans deux sous-unités. « Nous avons dû figurer à l'extérieur comment obtenir les sous-unités pour être suffisamment coupé et où mettre l'agrafe pour s'assurer les sont restées ensemble, » Hastie a dit.

Patients de contact en Afrique de l'ouest

Car Hastie a abordé ces défis de son banc de laboratoire à San Diego, le personnel à l'hôpital de gouvernement de Kenema dans le Sierra Leone a travaillé sur les lignes de front du combat actuel contre Lassa.

Jusqu'à la manifestation 2014-15 de virus Ebola, Kenema était le seul hôpital dans le monde pour avoir une salle spéciale consacrée à traiter des virus de fièvre hémorragique. Personnel à la clinique ; des infirmières aux gestionnaires d'ambulance ; sont tous les survivants de Lassa, qui leur donne l'immunité à la maladie. Les scientifiques à TSRI ont une collaboration à long terme avec Kenema en tant qu'élément d'un programme de recherche lancé par Tulane University. « Nous avons de excellentes relations de travail avec eux, » a dit Hastie.

La construction de laboratoire à l'hôpital de gouvernement de Kenema dans le Sierra Leone. (Saphir de Bruyère Ollmann d'accueil de photo.)

Par ce programme, leurs collaborateurs de Tulane, en particulier groupe de James Robinson, si les scientifiques de TSRI avec des anticorps des survivants de la fièvre de Lassa. Ces anticorps pourraient inactiver le virus et s'être avérés assurer la protection de sauvetage aux modèles animaux. Ce sont les genres d'anticorps que les chercheurs espèrent obtenir avec un futur vaccin de virus de Lassa.

En 2009, Hastie a obtenu de visiter Kenema en déclenchement avec le saphir d'Ollmann. Pilotant jusqu'à l'hôpital, l'équipe a vu la blanchisserie de personnel suspendre à l'extérieur. Intérieur, les scientifiques et le personnel étaient dur au travail soigner des patients et l'étude de Lassa.

« J'avais travaillé sur le projet pendant deux années avec la réussite très petite à ce moment là, » Hastie a dit. « Aller en Afrique de l'ouest m'a montré à quel point il important était de continuer à aller. »

Comme le virus Ebola, la fièvre de Lassa commence par des sympt40mes grippaux et peut mener au vomissement débilitant, aux problèmes neurologiques et à hemorrhaging même à partir des yeux, des gommes et du nez. La maladie est de 50 à 70 pour cent de fatale ; et jusqu'à 90 pour cent de fatal dans les femmes enceintes.

Entre ses heures étudiant des échantillons dans le laboratoire de clinique, Hastie a visité les villages avoisinants, où il a contacté des écologistes vérifiant comment les rongeurs ont écarté la maladie. Dans un village, les gens du pays ont donné à l'équipe une chèvre comme don de merci pour que leurs efforts combattent la maladie.

Hastie et saphir d'Ollmann l'ont trouvé bizarre que Lassa frappe tant de gens chaque année sans effectuer des manchettes de nouvelles. La « étude de Lassa est en critique importante. Les centaines de milliers de gens sont infectées avec le virus chaque année, et c'est la fièvre hémorragique virale qui vient le plus souvent aux Etats-Unis et l'Europe, » a dit le saphir d'Ollmann. La « étude de Kate a dû être faite. »

Réussite en résolvant la structure

Cela a pris à plusieurs plus d'années avant que Hastie ait vu des résultats prometteurs, mais sa persévérance a épongé. En produisant des versions de mutant des parts importantes de la molécule, il a conçu une version de la glycoprotéine de surface de virus de Lassa qui n'a pas tombé en morceaux. Il avait l'habitude alors cette glycoprotéine modèle comme une sorte d'aimant pour trouver les échantillons d'hospitalisé d'anticorps qui pourraient gripper avec de la glycoprotéine pour neutraliser le virus.

Enfin, il a résolu la structure de la glycoprotéine de virus de Lassa, limite à un anticorps de neutralisation d'un survivant humain.

Un anticorps d'un survivant humain (bleu-clair ou turquoise) est montré inactivant la protéine de surface de virus de Lassa. Le travail montre comment concevoir des stratégies vacciniques pour obtenir des réactions immunitaires protectrices. (Laboratoire de saphir d'Ollmann d'accueil d'image.)

Sa structure a prouvé que la glycoprotéine a deux parts. Il comparé la forme à un cornet de crème glacée et à une épuisette de la crême glacée. Une sous-unité GP2 appelé forme le cône, et la sous-unité GP1 se repose sur le haut. Ils fonctionnent ensemble quand ils rencontrent une cellule hôte. GP1 grippe à un récepteur de cellule hôte, et GP2 commence le procédé de fusion pour présenter cette cellule.

La structure neuve a également montré une longue structure suspendant hors du côté de GP1- ; comme un écoulement de la crême glacée de fonte fonctionnant en bas du cône. Cet « écoulement » retient les deux sous-unités ensemble dans leur condition de pré-fusion.

Changeant de plan dedans encore plus étroitement, Hastie a découvert que trois des paires GP1-GP2 viennent ensemble comme un tripod. Cet agencement semble être seul au virus de Lassa. D'autres virus, tels que la grippe et le VIH, ont également les protéines en trois parties (trimères appelés) à ce site, mais leurs sous-unités viennent ensemble pour former un pôle, pas un tripod.

« Il était grand de voir exact comment Lassa était différent d'autres virus, » a dit Hastie, 10 ans après lancement du projet. « C'était un relief énorme pour avoir finalement la structure. »

Cet agencement de tripod offre un circuit pour le modèle vaccinique. Les scientifiques ont constaté que 90 pour cent des anticorps efficaces dans des patients de Lassa ont visé l'endroit où les trois sous-unités de généraliste sont venues ensemble. Ces anticorps ont verrouillé les sous-unités ensemble, empêchant le virus de s'engrener pour présenter une cellule hôte.

Un futur vaccin aurait vraisemblablement la chance de succès la plus grande si elle pourrait déclencher le fuselage pour produire des anticorps pour viser le même site.

Le saphir d'Ollmann n'a pas pu être plus fier de son ancien stagiaire et collaborateur à long terme. Il a expliqué ce Hastie a accompli quelque chose seule dans la biologie structurelle. « TSRI a des compétences institutionnelles en comprenant les structures et les anticorps viraux ; et en concevant des vaccins, » a dit le saphir d'Ollmann. « Cette étude disparaît encore autre. La recherche commencée à partir de l'éraflure avec l'indigène, virus de type sauvage dans les patients dans une clinique distante ; et est allé complètement à développer une base pour le modèle vaccinique. Et le travail a été effectué presque entièrement par une femme. »

Avancer avec un vaccin de Lassa

La prochaine opération est d'examiner un vaccin qui incitera le système immunitaire pour viser la glycoprotéine de Lassa. « Il y a un intérêt global énorme, » Ollmann Saphire a dit. « Je pense que le monde s'est réveillé quand ils ont vu l'écaille de la manifestation d'Ebola. »

Comme directeur du consortium d'Immunotherapeutic de fièvre hémorragique virale, le saphir d'Ollmann combine déjà avec ses associés chez Tulane et Kenema pour porter un vaccin aux patients.

La coalition pour les innovations épidémiques d'état de préparation (CEPI), une collaboration internationale qui comprend la confiance de Wellcome et l'Organisation Mondiale de la Santé car les associés a récent nommé un vaccin pour le virus de Lassa en tant qu'une de ses premières trois priorités. « La communauté est profondément intéressée à effectuer un vaccin de Lassa, et nous pensons que nous avons la meilleure matrice pour faire cela, » a indiqué le saphir d'Ollmann.

Il a ajouté qu'avec les techniques de Hastie pour résoudre des structures d'arénavirus, les chercheurs peuvent maintenant obtenir un oeil plus attentif à d'autres virus de fièvre hémorragique, qui entraînent la mort, les maladies neurologiques et même des anomalies congénitales autour du monde.

La biologie structurelle a récent ouvert les trappes neuves dans le modèle vaccinique, les chercheurs expliqués. Les efforts pour stabiliser la protéine extérieure de HIV-1 et de virus respiratoire syncytial, par exemple, mènent également aux immunogènes améliorés qui peuvent être identifiés par les anticorps les plus efficaces. Le saphir d'Ollmann a ajouté que le service des beamlines Énergie-supportés, tels que 12-2 à la source lumineuse de rayonnement de synchrotron de Stanford (SSRL), qui a fourni le faisceau de rayons X employé pour déterminer finalement la structure de glycoprotéine de virus de Lassa, et les mises à jour récentes de détecteur sont essentielles pour des avances actuelles dans la biologie structurelle.