Lo studio di TSRI rivela la struttura mai vista della proteina del virus di Lassa

Prima che il virus di Ebola direzione mai l'Africa occidentale, i locali erano già sull'allerta per un agente patogeno micidiale: Virus di Lassa. Con migliaia che muoiono da Lassa ogni anno; ed il potenziale affinchè il virus causi ancora i più grandi ricercatori di scoppi è commesso a progettare un vaccino per fermarlo.

Ora un gruppo piombo dallo scienziato Kathryn Hastie ed il professor Erica Ollmann Saphire del personale al The Scripps Research Institute (TSRI) ha risolto la struttura del macchinario virale che il virus di Lassa usa per entrare nelle cellule umane. Il loro studio, pubblicato il 2 giugno 2017 nella scienza del giornale, è il primo per mostrare un pezzo chiave della struttura virale, chiamato la glicoproteina di superficie, per tutto il membro della famiglia micidiale dell'arenavirus.

D'importanza, la nuova struttura fornisce una cianografia per progettare un vaccino del virus di Lassa.

“Questo era uno sforzo tenace; durante una decade; per conquistare una minaccia globale,„ ha detto lo zaffiro di Ollmann, autore senior di nuovo studio.

La struttura dell'arenavirus non era stata veduta mai già

Questa storia comincia con un giovane dottorando a San Diego e piombo tutto il modo al Sierra Leone, ad un ospedale unico in cui le vittime della febbre di Lassa arrivano a migliaia ogni anno.

Quando Hastie ha unito il laboratorio dello zaffiro di Ollmann come dottorando nel 2007, ha detto il suo comitato che ha voluto risolvere la struttura della glicoproteina montata dell'arenavirus, qualcosa di tesi non fatto mai prima. “Forse era la mia ingenuità del dottorando, ma ho pensato che sondasse interessante,„ ha detto Hastie.

“Il comitato di tesi la ha esaminata ed ha detto, “buona fortuna!„ “Zaffiro di Ollmann ricordato.

Nella biologia, risolvere una struttura significa la determinazione della sua forma in 3D. Hastie pianificazione risolvere la struttura della glicoproteina del virus di Lassa facendo uso di una tecnica chiamata cristallografia a raggi x, in cui molecole di proteina rapide dei ricercatori da un virus per allineare e formare un cristallo. Quando i raggi x colpiscono gli elettroni nel cristallo, creano un reticolo di diffrazione che rivela l'organizzazione del cristallo e la struttura molecolare della proteina che la ha formata. Risolvendo la struttura della glicoproteina del virus di Lassa, Hastie ha sperato di creare una mappa dell'obiettivo sul virus in cui gli anticorpi devono attaccare; un punto chiave nello sviluppare un vaccino.

La cristallografia a raggi x dipende da avere una proteina stabile, eppure tutto il virus che di Lassa la glicoproteina ha voluto fare doveva andare in pezzi.

Il problema era che le glicoproteine si compongono di più piccoli sottounità. Altri virus hanno obbligazioni che tengono insieme gli sottounità, “come una graffetta,„ Hastie ha detto. Gli arenavirus non hanno quella graffetta; invece, gli sottounità hanno fluttuato appena a partire da a vicenda ogni volta che Hastie ha provato a lavorare con loro.

Un'altra sfida era di ricreare la parte del ciclo di vita virale in laboratorio; una fase quando la glicoproteina di Lassa ottiene tagliata in due sottounità. “Abbiamo dovuto capire come convincere gli sottounità sufficientemente per essere tagliato e dove mettere la graffetta per assicurarsi sono restato insieme,„ Hastie ha detto.

Pazienti di riunione in Africa occidentale

Poichè Hastie ha affrontato quelle sfide dal suo banco di laboratorio a San Diego, il personale all'ospedale statale di Kenema in Sierra Leone ha lavorato sui fronti della lotta in corso contro Lassa.

Fino allo scoppio 2014-15 del virus di Ebola, Kenema era il solo ospedale nel mondo avere un reparto speciale dedicato a trattare i virus di febbre emorragica. Personale alla clinica; dagli infermieri ai driver dell'ambulanza; sono tutti i superstiti di Lassa, che dà loro l'immunità alla malattia. Gli scienziati a TSRI hanno una collaborazione a lungo termine con Kenema come componente di un'elaborazione della ricerca dalla Tulane University. “Abbiamo le relazioni di lavoro eccellenti con loro,„ ha detto Hastie.

L'edilizia del laboratorio all'ospedale statale di Kenema in Sierra Leone. (Zaffiro di Erica Ollmann di cortesia della foto.)

Con questo programma, i loro collaboratori di Tulane, specialmente gruppo di James Robinson, se gli scienziati di TSRI con gli anticorpi dai superstiti di febbre di Lassa. Questi anticorpi potrebbero inattivare il virus ed essere trovati per assicurare la protezione di salvataggio ai modelli animali. Questi sono i generi di anticorpi che i ricercatori stanno sperando di suscitare con un vaccino futuro del virus di Lassa.

Nel 2009, Hastie ha ottenuto di visualizzare Kenema su uno scatto con lo zaffiro di Ollmann. Guidando fino all'ospedale, il gruppo ha veduto la lavanderia del personale appendere fuori. Interna, scienziati e personale erano dura sul lavoro curare i pazienti e studiare Lassa.

“Stavo lavorando al progetto per due anni con successo pochissimo a quel punto,„ Hastie ha detto. “Andare in Africa occidentale mi ha mostrato quanto importante era di continuare andare.„

Come il virus di Ebola, gli inizio della febbre di Lassa con i sintomi del tipo di influenza e possono piombo al vomito debilitante, ai problemi neurologici e perfino a hemorrhaging dagli occhi, dalle gomme e dal radiatore anteriore. La malattia è 50 - 70 per cento interni; e fino a 90 per cento interni in donne incinte.

Fra le sue ore che studiano i campioni nel laboratorio della clinica, Hastie ha visualizzato i villaggi vicini, in cui ha incontrato gli ecologi che studiano come i roditori hanno sparso la malattia. In un villaggio, i locali hanno dato al gruppo una capra come regalo di di ringraziamento affinchè i loro sforzi combattano la malattia.

Sia Hastie che lo zaffiro di Ollmann lo hanno trovato bizzarro che Lassa direzione tanta gente ogni anno senza fare i titoli di notizie. “Studiare Lassa è estremamente importante. Le centinaia di migliaia di gente sono infettate con il virus ogni anno ed è la febbre emorragica virale che il più delle volte viene negli Stati Uniti e l'Europa,„ ha detto lo zaffiro di Ollmann. “Lo studio di Kate ha dovuto essere fatto.„

Successo nella soluzione della struttura

Ha catturato vari più anni prima che Hastie vedesse i risultati di promessa, ma il suo ripagato della perseveranza. Creando le versioni mutanti delle parti importanti della molecola, ha costruito una versione della glicoproteina della superficie del virus di Lassa che non è andato in pezzi. Poi ha usato questa glicoproteina di modello come una specie di magnete per trovare i campioni del ricoverato degli anticorpi che potrebbero legare con la glicoproteina per neutralizzare il virus.

Finalmente, ha risolto la struttura della glicoproteina del virus di Lassa, limite ad un anticorpo di neutralizzazione da un superstite umano.

Un anticorpo da un superstite umano (blu-chiaro o turchese) è indicato che inattiva la proteina della superficie del virus di Lassa. Il lavoro mostra come costruire le strategie vaccino per suscitare le risposte immunitarie protettive. (Laboratorio dello zaffiro di Ollmann di cortesia di immagine.)

La sua struttura ha indicato che la glicoproteina ha due parti. Ha confrontato la forma ad un cono gelato e ad un mestolo del gelato. Un sottounità ha chiamato i moduli GP2 il cono e l'sottounità GP1 si siede sulla cima. Funzionano insieme quando incontrano una cellula ospite. GP1 lega ad un recettore cellulare ospite e GP2 inizia il trattamento di fusione per entrare in quella cella.

La nuova struttura egualmente ha mostrato una struttura lunga che appende fuori dal lato di GP1-; come un gocciolamento del gelato di fusione che funziona giù il cono. Questo “gocciolamento„ tiene insieme i due sottounità nel loro stato di pre-fusione.

Zummando ancora più vicino, Hastie ha scoperto che tre delle paia GP1-GP2 vengono insieme come un treppiede. Questa disposizione sembra essere unica al virus di Lassa. Altri virus, quali influenza ed il HIV, egualmente hanno proteine in tre parti (chiamate trimeri) a questo sito, ma i loro sottounità vengono insieme a formare un palo, non un treppiede.

“Era grande da vedere esattamente come Lassa era differente da altri virus,„ ha detto Hastie, 10 anni dopo avere lanciato il progetto. “Era un sollievo tremendo definitivo per avere la struttura.„

Questa disposizione del treppiede offre un percorso per progettazione vaccino. Gli scienziati hanno trovato che 90 per cento di efficaci anticorpi nei pazienti di Lassa hanno mirato al punto in cui i tre sottounità del GP sono venuto insieme. Questi anticorpi bloccati gli sottounità insieme, impedendo il virus la moltiplicazione di giri per entrare in una cellula ospite.

Un vaccino futuro probabilmente avrebbe la più grande possibilità di successo se potesse avviare l'organismo per produrre gli anticorpi per mirare allo stesso sito.

Lo zaffiro di Ollmann non ha potuto essere più fiero del suoi ex studente e collaboratore da sempre. Ha spiegato quel Hastie ha compiuto qualche cosa di unico nella biologia strutturale. “TSRI ha una competenza istituzionale nella comprensione le strutture e degli anticorpi virali; e nella progettazione dei vaccini,„ ha detto lo zaffiro di Ollmann. “Questo studio va ancora ulteriore. La ricerca partita dal graffio con i virus indigeni e selvaggio tipi in pazienti in una clinica remota; ed ha fatto tutta la strada a sviluppare una base per progettazione vaccino. Ed il lavoro è stato fatto quasi interamente da una donna.„

Muovendosi in avanti con un vaccino di Lassa

Il punto seguente è di analizzare un vaccino che spingerà il sistema immunitario per mirare alla glicoproteina di Lassa. “C'è un interesse globale tremendo,„ Ollmann Saphire ha detto. “Penso che il mondo abbia svegliato quando hanno veduto il disgaggio dello scoppio di Ebola.„

Come Direttore del consorzio virale di Immunotherapeutic di febbre emorragica, lo zaffiro di Ollmann già sta coordinando con i suoi partner a Tulane e a Kenema per portare un vaccino ai pazienti.

La coalizione per le innovazioni epidemiche di preparazione (CEPI), una collaborazione internazionale che comprende la fiducia di Wellcome e l'organizzazione mondiale della sanità poichè i partner recentemente ha nominato un vaccino per il virus di Lassa come una delle sue massime tre priorità. “La comunità è acutamente interessata nella fabbricazione del vaccino di Lassa e pensiamo che abbiamo il migliore modello per fare quello,„ ha detto lo zaffiro di Ollmann.

Ha aggiunto che con le tecniche di Hastie per la soluzione delle strutture dell'arenavirus, i ricercatori possono ora ottenere uno sguardo più attento ad altri virus di febbre emorragica, che causano la morte, le malattie neurologiche e perfino i difetti di nascita intorno al mondo.

La biologia strutturale recentemente ha aperto le nuove porte nella progettazione vaccino, i ricercatori spiegati. Gli sforzi per stabilizzare la proteina di superficie del HIV-1 e del virus respiratorio sinciziale, per esempio, egualmente piombo agli immunogeno migliori che possono essere riconosciuti dagli anticorpi più potenti. Lo zaffiro di Ollmann ha aggiunto che il dipartimento dei beamlines Energia-di supporto, come 12-2 alla sorgente di luce di radiazione di sincrotrone di Stanford (SSRL), che ha fornito il raggio di raggi x utilizzato definitivo per determinare la struttura della glicoproteina del virus di Lassa e gli aggiornamenti recenti del rivelatore sono essenziali per gli avanzamenti in corso nella biologia strutturale.