コロナウイルスの「スパイク」タンパク質がマッピングされ、ワクチンへの道が開かれる

世界中の研究者が、SARS-Cov-2と呼ばれる新しいコロナウイルスと戦うための潜在的なワクチンと薬を開発するために競争しています。新しい発見によると、今や研究グループは、コロナウイルスが人間の細胞に侵入するために使用する重要なタンパク質の分子構造を解明し、ワクチン開発への扉を開く可能性があります。

以前の研究では、コロナウイルスはいわゆる「スパイク」タンパク質を介して細胞に侵入するが、これらのタンパク質は異なるコロナウイルスでは異なる形をとることが明らかになっている。研究の上級著者でありテキサス大学オースティン校の分子生物科学の准教授であるジェイソンマクレランは、SARS-Cov-2のスパイクタンパク質の形状を理解することが、ウイルスを標的とする方法を理解するための鍵であると述べました。

コロナウイルスは多くの異なるタンパク質を使用して細胞を複製および侵入しますが、スパイクタンパク質は、受容体に結合するために使用する主要な表面タンパク質です。これは、人間の細胞への戸口のように機能する別のタンパク質です。スパイクタンパク質がヒト細胞受容体に結合すると、ウイルス膜がヒト細胞膜と融合し、ウイルスのゲノムがヒト細胞に入り、感染を開始できるようになります。したがって、「もしあなたが愛着と融合を防ぐことができれば、あなたは進入を防ぐでしょう」とマクレランはLive Scienceに語った。しかし、このタンパク質をターゲットにするには、それがどのように見えるかを知る必要があります。

今月初め、研究者たちはSARS-Cov-2のゲノムを発表した。そのゲノムを使用して、マクレランと彼のチームは、国立衛生研究所（NIH）と協力して、スパイクタンパク質をコードする特定の遺伝子を特定しました。次に、その遺伝子情報を、その遺伝子を作成した会社に送信して送り返しました。次にグループは、それらの遺伝子を実験皿の哺乳動物細胞に注入し、それらの細胞はスパイクタンパク質を産生した。

次に、極低温電子顕微鏡法と呼ばれる非常に詳細な顕微鏡技術を使用して、スパイクタンパク質の3D「マップ」または「青写真」を作成しました。青写真は、分子の構造を明らかにし、空間内の各原子の位置をマッピングします。

「これらの研究者が構造をすぐに得ることができたのは印象的です」と研究に参加しなかったミシガン大学の疫学の准教授であるオーブリー・ゴードンは言った。 「これは非常に重要な前進であり、SARS-COV-2に対するワクチンの開発に役立つ可能性があります。」

コロンビア大学のMailman School of Public Healthの教授でもあるStephen Morse氏も、この研究には参加していませんでした。スパイクタンパク質は「ワクチン抗原の迅速な開発のための可能性の高い選択肢となるだろう」と彼はLive Scienceにメールで伝えた。構造を知ることは、これらのタンパク質を大量に生産するのと同様に、「良好な活性を持つワクチンと抗体の開発に非常に役立つ」と彼は付け加えた。

チームは、これらの原子的な「座標」を、SARS-CoV-2をターゲットとするワクチンと薬の開発に取り組んでいる世界中の数十の研究グループに送ります。一方、マクレランと彼のチームは、スパイクタンパク質のマップをワクチンの基礎として使用したいと考えています。

細菌やウイルスなどの外来の侵入者が体に侵入すると、免疫細胞は抗体と呼ばれるタンパク質を産生することによって反撃します。これらの抗体は、抗原と呼ばれる外来侵入者の特定の構造に結合します。しかし、抗体の製造には時間がかかる場合があります。ワクチンは死んだまたは弱められた抗原で、体がウイルスに曝される前に免疫系を訓練してこれらの抗体を作ります。

理論的には、スパイクタンパク質自体は「ワクチンまたはワクチンの変異体のいずれかである可能性がある」とマクレラン氏は述べた。このスパイクタンパク質ベースのワクチンを注入すると、「人間はスパイクに対する抗体を作り、それからウイルスが生きているウイルスにさらされた場合、体は準備される」と彼は付け加えた。彼らが他のコロナウイルスで行った以前の研究に基づいて、研究者たちは突然変異または変化を導入してより安定した分子を作り出した。

確かに、「分子は本当によく見えます、それは本当によく振舞っています。構造は、分子が私たちが望んでいた正しい確認で安定していることを示しています」とマクレランは言った。 「それで今、私たちと他の人たちは、ワクチン抗原の基礎として作成した分子を使用します。」 NIHの彼らの同僚は、これらのスパイクタンパク質を動物に注入して、タンパク質がどれほどうまく抗体産生を誘発するかを調べます。

それでも、マクレラン氏は、ワクチンはおそらく18〜24か月先にあると考えています。それは「通常のワクチン開発に比べてまだかなり速く、10年ほどかかるかもしれない」と彼は言った。

調査結果は本日（2月19日）サイエンス誌に掲載されました。