Sådan udnytter coronavirus menneskets celler

Sygdom og behandling 3. dec 2021 4 min Associate Professor Thomas Kruse Skrevet af Kristian Sjøgren

Ny forskning viser, hvordan coronavirus binder til proteiner i humane celler for både at lukke ned for immunforsvaret og lave kopier af sit eget arvemateriale. Forskerne bag opdagelsen har allerede udviklet et potentielt lægemiddel til at bryde den binding.

Hver dag slår coronavirus tusindvis af mennesker ihjel, men heldigvis bliver forskere også hver dag klogere på, hvordan man kan forhindre, at det sker.

Indtil videre har forskningen resulteret i både vacciner og antivirale lægemidler, og nu kommer forskere med en ny måde at slå virus ned på.

I et nyt studie viser en international forskergruppe, hvordan coronavirus binder til de proteiner, der er i humane celler, og hvad virus får ud af det.

Samme forskningsresultat viser også, hvordan man med et lille protein kan bryde bindingen mellem virus og humane celler og derved bringe virus i knæ.

Forskningsresultatet er offentliggjort i Nature Communications.

"Den her viden vil være gavnlig for de lægemiddeludviklere, som vil forsøge at få skovlen under coronavirus. De kan nu se, hvordan coronavirus binder til proteiner i menneskeceller, og hvad man skal gøre for at bryde den binding. Med den viden i hånden kan de meget hurtigere udvikle et lægemiddel, som kan sættes ind i kampen mod pandemien," siger en af forskerne bag det nye studie, lektor Thomas Kruse fra Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research ved Københavns Universitet.

Forskningen har Thomas Kruse lavet i professor Jakob Nilssons laboratorie i tæt samarbejde med professor Matthias Manns forskningsgruppe samt flere svenske forskningsgrupper.

Stadig behov for medicin mod COVID-19

Selvom der er udviklet gode vacciner til at minimere risikoen for smitte med coronavirus, er der stadig et behov for at have fokus på udvikling af flere lægemidler.

For det første har mange personer ikke 100 pct. gavn af en vaccine. Det gælder blandt andet ældre eller folk med svækket immunforsvar, der ikke danner det nødvendige antistofrespons for at holde virus fra døren. De kan opleve de såkaldte gennembrudsinfektioner.

For det andet er coronavirus formentlig ikke færdig med at lave mutationer, og det er ikke sikkert, at vores vacciner virker mod fremtidens varianter.

I de tilfælde er der behov for en backup-plan i form af lægemidler, der kan tage sig af virus, når den først er trængt ind i kroppen.

Det nye studie viser, hvad der sker, når virus gør netop det.

Virus har kun ét formål

I forskningsarbejdet har Thomas Kruse sammen med sine kollegaer undersøgt, hvad coronavirus binder til, når den trænger ind i menneskeceller.

Alle virus, der inficerer mennesker, har kun ét formål, og det er at replicere sig selv.

Virus har dog ikke selv alle de molekylære maskinerier til blandt andet at duplikere deres arvemateriale eller lave proteiner ud fra den genetiske kode, så de kaprer i stedet vores proteiner til at gøre det for dem.

Når virus har tvunget vores celler til at lave flere og flere virus, er vores celler på et tidspunkt så fyldt med virus, at cellerne sprænger, og virus flyder ud i omgivelserne. Der kan de trænge ind i nye celler og starte hele processen forfra.

"Her har vi fundet ud af, hvilket af vores proteiner coronavirus binder til og overtager for at kunne lave kopier af sig selv," forklarer Thomas Kruse.

Udnyttede smart teknologi

Opdagelsen kom forskerne frem til ved at udnytte den teknologi, der hedder phage display.

Phage eller fager, som de hedder på dansk, er små virus, der inficerer bakterier.

Phage display går meget simpelt ud på, at man som eksempel skærer alle proteiner fra virussen i småstykker og klistrer hver lille proteinstump på en unik og tagget fag.

Efterfølgende gjorde forskerne det i deres forsøg, at de testede, hvilke af virussens proteinstumper der binder til proteiner fra mennesker. På den måde kunne de få et meget præcist billede af, hvordan virussen overtager proteinerne i menneskets celler.

"Det er en teknik, som især vores svenske samarbejdspartnere har udviklet, og som meget præcist kan kortlægge, hvor på eksempelvis et menneskeprotein en virus binder," siger Thomas Kruse.

Coronavirus binder til specifikt protein

Resultatet af forskningen viser, at coronavirus binder til det protein, der hedder G3BP. Resultatet viser også, hvordan coronavirus binder.

G3BP er interessant, fordi det er et protein, som normalt er involveret i cellernes stressrespons i forbindelse med blandt andet at forsvare sig imod virus.

Derved opnår coronavirus to ting ved netop at binde til G3BP.

For det første eliminerer virussen en del af cellens forsvar, og for det andet bruger den proteinet til at opformere sit eget arvemateriale. Det er en win-win-situation, hvis man altså er en virus.

Lavede potentiel lægemiddelkandidat

Da forskerne først havde identificeret bindingen mellem G3BP og coronavirus, satte de sig for at udvikle et molekyle, der kunne bryde bindingen og dermed være en mulig kandidat til et lægemiddel til patienter, som allerede er smittet.

Uden at gå i detaljer fortæller Thomas Kruse, at det faktisk ikke er særligt kompliceret at udvikle små proteiner i form af peptider til at bryde bindinger mellem virus og kroppens proteiner, så snart forskerne ved, hvor og hvordan virus binder.

"Det er netop styrken ved phage display-teknologien, da den giver præcis den viden, der er nødvendig for at lave studier, som hurtigt kan testes i laboratoriet," siger han.

Forskerne udvikler ”blot” et superpeptid, der binder til den samme del af G3BP, så virus ikke kan komme til.

Da forskerne havde udviklet deres peptid, afprøvede de det på celler, som var inficeret med coronavirus. Her kunne de se, at peptiderne gjorde netop det, som de var designet til, nemlig at forhindre coronavirus i at binde til G3BP og lave kopier af sig selv i cellerne.

"Det her er et proof-of-concept, hvor vi viser, at vi ikke bare har identificeret, hvordan coronavirus binder til proteiner i humane celler, men også hvordan man kan bryde den binding. Det er selvfølgelig et koncept, som vi vil arbejde videre med," siger Thomas Kruse.

Forskeren fortæller, at de på Københavns Universitet er i færd med at forberede sig til de første forsøg med dyr, men at de gerne ser, at lægemiddelfirmaer med større økonomiske muskler end den akademiske verden tager opdagelsen til sig og udnytter den til hurtigere at designe lægemidler til gavn for patienter med COVID-19.

"Lægemiddelindustrien er formentlig meget bedre gearet til at udvikle et lægemiddel hurtigere, end vi er," siger Thomas Kruse.

The main focus of the group is to obtain a mechanistic understanding of how key mitotic transitions are regulated to ensure genomic integrity. It is a...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020