Wetenschappers hebben het eerste beeld onthuld van hoe het nieuwe coronavirus SARS-CoV-2 zich bindt aan menselijke ademhalingscellen om ze te kapen om meer virussen te produceren.
Onderzoekers onder leiding van Qiang Zhou, een research fellow aan de Westlake University in Hangzhou, China, hebben onthuld hoe het nieuwe virus zich hecht aan een receptor op ademhalingscellen die angiotensine-converterend enzym 2 of ACE2 wordt genoemd.
"Ze hebben helemaal foto's op het niveau van de atomen die interageren op de bindende interface," vertelde Thomas Gallagher, een viroloog aan de Loyola University Chicago die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek maar de coronavirusstructuur bestudeert, aan WordsSideKick.com. Dat informatieniveau is ongebruikelijk in dit stadium van een nieuwe virusuitbraak, zei hij.
"De virusuitbraak is pas een paar maanden geleden begonnen, en binnen die korte tijd hebben deze auteurs informatie gevonden die volgens mij traditioneel veel langer duurt," zei Gallagher.
Dat is belangrijk, zei hij, omdat het begrijpen hoe het virus de cellen binnenkomt, kan bijdragen aan onderzoek naar medicijnen of zelfs een vaccin voor het virus.
Alles over Coronavirus
-Coronavirus in de VS: kaart, aantal gevallen en nieuws
-Live updates op het coronavirus
-Wat zijn de symptomen?
-Hoe dodelijk is het nieuwe coronavirus?
-Hoe verspreidt het coronavirus zich?
-Kunnen mensen het coronavirus verspreiden nadat ze hersteld zijn??
Een virale ingang
Om een menselijke gastheer te infecteren, moeten virussen toegang kunnen krijgen tot individuele menselijke cellen. Ze gebruiken de machinerie van deze cellen om kopieën van zichzelf te maken, die vervolgens worden uitgestort en naar nieuwe cellen worden verspreid.
Op 19 februari in het tijdschrift Science beschreef een onderzoeksteam onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Texas in Austin de kleine moleculaire sleutel op SARS-CoV-2 die het virus de cel binnenlaat. Deze sleutel wordt een spike-eiwit of S-eiwit genoemd. Vorige week beschreven Zhou en zijn team de rest van de puzzel: de structuur van het ACE2-receptoreiwit (dat zich op de oppervlakken van ademhalingscellen bevindt) en hoe het en het spike-eiwit op elkaar inwerken. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen op 4 maart in het tijdschrift Science.
"Als we het menselijk lichaam als een huis beschouwen en 2019-nCoV als een overvaller, dan zou ACE2 de deurknop van de huisdeur zijn. Zodra het S-proteïne het vastpakt, kan het virus het huis binnenkomen", Liang Tao, een onderzoeker aan Westlake University die niet betrokken was bij de nieuwe studie, zei in een verklaring.
Zhou en zijn team gebruikten een tool genaamd cryo-elektronenmicroscopie, die diepgevroren monsters en elektronenbundels gebruikt om de kleinste structuren van biologische moleculen in beeld te brengen. De onderzoekers ontdekten dat de moleculaire binding tussen het spike-eiwit van SARS-CoV-2 en ACE2 redelijk lijkt op het bindingspatroon van het coronavirus dat de uitbraak van SARS in 2003 veroorzaakte. Er zijn echter enkele verschillen in de precieze aminozuren die worden gebruikt om binden SARS-CoV-2 aan die ACE2-receptor in vergelijking met het virus dat SARS veroorzaakt (ernstig acuut ademhalingssyndroom), aldus de onderzoekers.
'Hoewel sommigen de verschillen misschien subtiel vinden,' zei Gallagher, 'kunnen ze van betekenis zijn met betrekking tot de kracht waarmee elk van die virussen blijft plakken.'
Die 'plakkerigheid' kan van invloed zijn op hoe gemakkelijk een virus van de ene persoon op de andere wordt overgedragen. Als de kans groter is dat een bepaald viraal deeltje een cel binnendringt zodra het het menselijk lichaam binnenkomt, is de kans op overdracht van ziekten groter.
Er zijn andere coronavirussen die regelmatig circuleren en infecties van de bovenste luchtwegen veroorzaken die de meeste mensen beschouwen als verkoudheid. Die coronavirussen hebben geen interactie met de ACE2-receptor, zei Gallagher, maar ze komen eerder in het lichaam via andere receptoren op menselijke cellen.
Coronavirus structuurimplicaties
De structuur van de "sleutel" van SARS-CoV-2 en de "vergrendeling" van het lichaam zou theoretisch een doelwit kunnen zijn voor antivirale middelen die zouden voorkomen dat het nieuwe coronavirus in nieuwe cellen terechtkomt. De meeste antivirale geneesmiddelen die al op de markt zijn, richten zich op het stoppen van virale replicatie in de cel, dus een medicijn dat gericht was op virale toegang zou nieuw terrein zijn, zei Gallagher.
"Er is geen effectief klinisch medicijn dat de interactie blokkeert die ik ken" die al in gebruik is, zei hij.
Het virale spike-eiwit is ook een veelbelovend doelwit voor vaccins, omdat het het deel van het virus is dat in wisselwerking staat met zijn omgeving en dus gemakkelijk kan worden herkend door het immuunsysteem, zei Gallagher.
Toch zal het ontwikkelen van medicijnen of een vaccin een uitdagende taak zijn. Behandelingen en vaccins moeten niet alleen effectief zijn tegen het virus, maar moeten ook veilig zijn voor mensen, zei Gallagher. Ambtenaren van de Amerikaanse centra voor ziektebestrijding en -preventie hebben gezegd dat het vroegste vaccin tegen coronavirus binnen anderhalf tot anderhalf jaar beschikbaar zou kunnen zijn.
