کشف راه جدیدی برای غیرفعال کردن ویروس ها
پارسی کاو: دانشمندان استراتژی جدیدی را در آنتی بادی ها برای غیرفعال کردن ویروس ها کشف کرده اند.
به گزارش پارسی کاو به نقل از ایسنا و به نقل از سایتک دیلی، اینگونه درک شده است که آنتی بادی ها یا همان پادتن ها، ویروس ها را با چسبیدن به سطوح آنها خنثی می کنند و آنها را از آلوده کردن سلول های میزبان بازمی دارند. اما تحقیقات جدید نشان میدهد که این روش تنها راهی نیست که آنتی بادی ها ویروس ها را از کار می اندازند. یک تیم بین المللی از پژوهشگران به رهبری دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا یا "پن استیت"(Penn State) کشف کرده اند که آنتی بادی ها همین طور ویروس ها را از شکل طبیعی شان خارج می کنند و در نتیجه از اتصال و ورود آنها به سلول ها جلوگیری می کنند.
"گانش آناند" دانشیار شیمی در دانشگاه "پن استیت" می گوید: همه آنتی بادی ها را بعنوان عاملی که به ویروس ها متصل می شود و از ورود ویروس ها به سلول ها ممانعت می کند و اساساً آنها را قفل می کنند، تصور می کنند. اما تحقیقات ما برای نخستین بار نشان میدهد که آنتی بادی ها ممکنست از نظر فیزیکی ویروس ها را نیز کج کنند و از حالت طبیعی خارج کنند، بدین سبب ویروس ها نمی توانند به درستی به سلول های میزبان متصل شوند و آنها را آلوده کنند.
"آناند" و همکارانش در مطالعه خود که بتازگی در مجله Cell انتشار یافته است، تعاملات بین آنتی بادی مونوکلونال انسانی "(HMAb) C۱۰" و دو ویروس عامل بیماری "زیکا" و "تب دنگی" را بررسی کردند. این آنتی بادی ها که پژوهشگران از آنها استفاده می کردند، قبلاً از بیماران آلوده به ویروس "دنگی" جدا شده بود و همین طور نشان داده شده بود که ویروس "زیکا" را خنثی می کند.
پژوهشگران از تلفیقی از تکنیک ها همچون میکروسکوپ الکترونی برودتی(cryo-EM) برای به تصویر کشیدن ویروس ها و طیف سنجی جرمی تبادل هیدروژن/دوتریوم(HDXMS) برای درک حرکت آنها استفاده کردند.
"آناند" توضیح داد: میکروسکوپ الکترونی برودتی شامل انجماد فوری محلول حاوی مولکول های مورد نظر و سپس هدف قرار دادن آنها با الکترون ها برای تولید تصاویر گوناگون از مولکول های منفرد در جهت های مختلف است. سپس این تصاویر در یک عکس فوری از ظاهر مولکول ادغام می شوند. این تکنیک تصاویر بسیار دقیق تری از مولکول ها را نسبت به سایر اشکال میکروسکوپی ارائه می دهد.
برای مستندسازی اثرات آنتی بادی ها بر روی ویروس های زیکا و دنگی، این تیم تصاویر فوری گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی برودتی از ویروس ها را در وضعیت افزایش غلظت آنتی بادی ها جمع آوری کردند.
پژوهشگران به موازات آن، از طیف سنجی جرمی تبادل هیدروژن/دوتریوم استفاده کردند؛ تکنیکی که در آن مولکول های مورد نظر که در این مورد ویروس زیکا و دنگی هستند، همراه با آنتی بادی های "HMAb C۱۰" در آب سنگین غوطه ور می شوند.
"آناند" توضیح داد که در آب سنگین، اتم های هیدروژن با دوتریوم، همزاد ایزوتوپی سنگین تر هیدروژن، جایگزین شده است. وی اظهار داشت: وقتی یک ویروس را در آب سنگین غوطه ور می کنید، اتم های هیدروژن روی سطح ویروس با دوتریوم تبادل می کنند. سپس می توانید از طیف سنجی جرمی برای اندازه گیری سنگینی ویروس بعنوان تابعی از این تبادل دوتریوم استفاده کنید. ما با انجام این کار مشاهده کردیم که ویروس دنگی و نه ویروس زیکا، با دوتریوم سنگین تر شد، برای اینکه آنتی بادی های بیشتری به محلول افزوده شد. این نشان میدهد که برای ویروس دنگی، آنتی بادی ها ویروس را تغییر شکل می دهند و اجازه می دهند دوتریوم بیشتری وارد آن شود. گویی ویروس درحال فشرده شدن است و سطح بیشتری در معرض دید قرار می گیرد که می توان هیدروژن را با دوتریوم مبادله کرد.
در مقابل، ویروس زیکا وقتی در آب سنگین قرار می گیرد، سنگین تر نمی گردد و این نشان میدهد که سطح آن، در صورتیکه کاملاً توسط آنتی بادی ها اشغال شده است، توسط آنتی بادی ها تغییر شکل داده نمی گردد.
"آناند" توضیح داد که این تیم با ترکیب میکروسکوپ الکترونی برودتی(cryo-EM) و طیف سنجی جرمی تبادل هیدروژن/دوتریوم(HDXMS) توانسته است تصویر جامعی از آنچه هنگام چسبیدن آنتی بادی ها به ویروس های زیکا و دنگی اتفاق می افتد، به دست آورد.
وی ادامه داد: این مثل آن کتاب های کارتونی است که هر صفحه تصویر کمی متفاوت دارد و وقتی کتاب را به سرعت ورق می زنید، تصاویر را مانند یک فیلم کوتاه می بینید. بعنوان مثال یک کتاب حاوی نقاشی های یک اسب مسابقه را تصور کنید. میکروسکوپ الکترونی برودتی به شما نشان میدهد که اسب مسابقه چگونه بنظر می رسد و طیف سنجی جرمی تبادل هیدروژن/دوتریوم به شما سرعت حرکت اسب مسابقه را نشان میدهد. به جهت اینکه بتوانید یک اسب مسابقه را درحال حرکت توصیف کنید به هر دو تکنیک نیاز دارید. این مجموعه مکمل از ابزارها ما را قادر می سازد تا بفهمیم چگونه یک نوع آنتی بادی بطور متفاوت بر دو نوع ویروس تأثیر می گذارد.
وی اشاره کرد که این واقعیت که هرچه آنتی بادی های بیشتری اضافه می کنند، ذرات ویروس دنگی بیشتر تغییر شکل می یابند، نشان میدهد که "استوکیومتری"(رابطه بین مقادیر واکنش دهنده ها و محصولات قبلی در طول و پس از یک واکنش شیمیایی) اهمیت دارد.
وی اظهار داشت: فقط وجود آنتی بادی کافی نیست، بلکه این که چه مقدار آنتی بادی اضافه می کنید میزان خنثی سازی را تعیین می کند.
در حقیقت این تیم دریافته است که در وضعیت اشباع که در آن آنتی بادی ها در غلظت های کافی برای پر کردن تمام مکان های اتصال موجود بر روی ویروس های دنگی اضافه می شوند، ۶۰ درصد از سطوح ویروس تغییر شکل می یابند که این اعوجاج برای محافظت از سلول ها در مقابل عفونت کافی است.
"آناند" می گوید: اگر آنتی بادی های کافی داشته باشید، آنها ذرات ویروس را به اندازه ای تغییر شکل می دهند که ویروس ها پیش از این که به سلول های هدف خود برسند، بی ثبات می شوند.
در حقیقت، زمانی که دانشمندان ویروس های دنگی متصل به آنتی بادی را با سلول های "BHK-۲۱" که یک رده سلولی از کلیه بچه همسترها است که اغلب در تحقیقات عفونت های ویروسی استفاده می شود، آزمودند، دریافتند که ۵۰ تا ۷۰ درصد سلول های کمتری آلوده شده اند.
"آناند" توضیح داد که در بعضی از ویروس ها همچون زیکا، آنتی بادی ها با مسدود کردن راه های خروجی کار می کنند تا به اصطلاح، مسافر نتواند از خودرو بیرون رود.
وی می گوید: ما مکانیسم جدیدی را در ویروس دنگی پیدا کرده ایم که به سبب آن آنتی بادی ها اساساً خودرو را جمع می کنند، بدین سبب حتی نمی تواند به سمت یک سلول برود.
اما چگونه آنتی بادی ها ذرات ویروس دنگی را تغییر شکل می دهند؟ "آناند" توضیح داد که برخلاف ویروس عامل بیماری کووید-۱۹ موسوم به "SARS-CoV-۲" که دارای پروتئین های سنبله ای است که در همه جهات بیرون زده اند، سطوح ویروس های زیکا و دنگی دارای قله ها و دره های صاف تر و در حقیقت، بیرون زدگی های کمتری هستند.
"آناند" اشاره کرد که برای ویروس دنگی، آنتی بادی ها خصوصاً ترجیح می دهند به قله های آن معروف به "رئوس پنج گانه" متصل شوند. هنگامی که تمام پروتئین های رئوس پنج گانه اشغال شدند، آنتی بادی ها به قله های مورد علاقه دوم خود یعنی "رئوس سه گانه" تبدیل می شوند. در نهایت، آنها تنها با "رئوس دوگانه" باقی می مانند.
وی ادامه داد: آنتی بادی ها از رئوس دوگانه خوش شان نمی آید، برای اینکه بسیار متحرک هستند و به سختی می توانند به آنها متصل شوند. ما متوجه شدیم که وقتی رئوس پنج و سه گانه بطور کامل با آنتی بادی ها پیوند خورده اند، اگر آنتی بادی های بیشتری به محلول اضافه نماییم، ویروس آغاز به لرزیدن می کند. این رقابت بین آنتی بادی هایی که تلاش می کنند وارد شوند و ویروسی که تلاش می کند آنها را از بین ببرد وجود دارد. در نتیجه، این آنتی بادی ها بجای اتصال به راس های دوگانه، در نهایت به داخل ویروس نفوذ می کنند و ما فکر می نماییم که این حفاری در ویروس می باشد که موجب تکان خوردن و تغییر شکل ویروس و در نهایت غیرعملکردی شدن آن می شود.
تفاوت بین ویروس های "زیکا" و "دنگی" چیست؟ "آناند" توضیح داد که زیکا یک ویروس بسیار پایدارتر و پویاتر از "دنگی" است که دارای قطعات متحرک زیادی است.
دنگی و زیکا شبیه به هم هستند، اما هر کدام خاصیت متفاوتی دارند. دنگی ممکنست بعنوان یک ویروس متحرک تر بعنوان راهی برای جلوگیری از گرفتار شدن توسط آنتی بادی ها تکامل یافته باشد. قسمت های متحرک آن سیستم ایمنی را گیج می کند و از کار می اندازد.
بگفته "آناند"، بنظر می رسد که یک نوع آنتی بادی می تواند زیکا و دنگی را به دو روش مختلف خنثی کند، یکی در جایی که به ویروس متصل می شود و آنرا غیرفعال می کند که همان روش سنتی در مورد فعالیت آنتی بادی است و دیگری جایی است که آن راسوراخ می کند و ویروس را تغییر شکل می دهد.
اما در مورد سایر ویروس ها چطور است؟ "آناند" اظهار داشت که استراتژی تغییر شکل که آنها کشف کرده اند ممکنست توسط آنتی بادی ها در هنگام مواجهه با انواع دیگر ویروس ها نیز مورد استفاده قرار گیرد.
وی اظهار داشت: ویروس تب دنگی فقط یک ویروس نمونه است که ما در آزمایش های خود از آن استفاده کردیم، اما فکر می نماییم این استراتژی ممکنست به شکل گسترده بر روی هر ویروسی قابل اجرا باشد. ممکنست آنتی بادی ها ابتدا بوسیله روش ممانعت در خنثی کردن ویروس ها نقش داشته باشند و اگر موفق نشدند، به روش تغییر شکل متوسل شوند.
آیا کاربردهای بالقوه ای از این یافته ها وجود دارد؟ "آناند" اظهار داشت: این یافته ها می تواند در طراحی آنتی بادی های درمانی مفید باشد.
وی ادامه داد: آنتی بادی های "HMAb C۱۰" مخصوص ویروس های دنگی و زیکا هستند و بطور اتفاقی می توانند ویروس های زیکا و دنگی را به دو روش مختلف خنثی کنند. اما شما می توانید بطور بالقوه برای درمان بیماریهای دیگر مانند کووید-۱۹ نیز درمان هایی با همین قابلیت ها طراحی کنید. با ایجاد یک داروی درمانی با آنتی بادی هایی که هم می توانند ویروس ها را فلج کنند و هم تغییر شکل دهند، احتمالاً می توانیم به خنثی سازی بیشتری دست پیدا نماییم.
وی افزود: شما نمی خواهید منتظر بمانید تا ویروس به بافت هدف خود برسد، بدین سبب اگر بتوانید چنین ترکیب درمانی را بعنوان اسپری بینی که در زمانی که ویروس در همان ابتدا وارد بدن می شود، معرفی کنید، می توانید حتی از ورود آن جلوگیری کنید. با انجام این کار، حتی ممکنست بتوانید از آنتی بادی کمتری استفاده کنید، برای اینکه تحقیقات ما نشان میدهد که برای خنثی کردن ویروس بوسیله روش تغییر شکل، آنتی بادی کمتری لازم است.
بطور کلی "آناند" تاکید کرد که اهمیت این مطالعه در این است که یک استراتژی کاملاً جدید را نشان میدهد که تعدادی از آنتی بادی ها برای غیرفعال کردن تعدادی از ویروس ها از آن استفاده می نمایند.
وی اظهار داشت: قبل از این، تنها چیزی که در مورد آنتی بادی ها می دانستیم این بود که آنها به ویروس ها متصل می شوند و آنها را خنثی می کنند. حالا می دانیم که آنتی بادی ها می توانند ویروس ها را حداقل به دو روش مختلف و شاید حتی بیشتر خنثی کنند. این تحقیق دری را به روی یک مسیر کاملاً جدید از اکتشاف باز می کند.
این مطالعه توسط بنیاد ملی تحقیقات سنگاپور، وزارت بهداشت سنگاپور و دانشگاه "پن استیت" حمایت شده است.
منبع: پارسی كاو
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب