Científicos revelan detalles estructurales de la proteína de espiga utilizada en la principal vacuna COVID-19.
Las técnicas con microscopio electrónico mostraron que lad espigas de coronavirus mantuvieron la forma deseada en la vacuna, lo que debería ayudar a estimular una respuesta inmune adecuada.
LA JOLLA, CA — Científicos de Scripps Research han obtenido detalles a escala atómica de alta resolución de la estructura de una proteína de “pico” del SARS-CoV-2 de una vacuna experimental COVID-19; detalles que son consistentes con el sólido anticuerpo neutralizante respuestas que la vacuna obtuvo en estudios clínicos preclínicos y de fase 1.
La vacuna experimental, NVX-CoV2373, está siendo desarrollada y probada en ensayos clínicos por el fabricante de vacunas Novavax Inc. Utiliza copias cultivadas en laboratorio de la proteína de pico SARS-CoV-2 para estimular las respuestas de anticuerpos neutralizantes a esta proteína viral clave, con el objetivo de bloquear nuevas infecciones por COVID-19.
Los nuevos detalles estructurales, obtenidos mediante técnicas de microscopio electrónico de baja temperatura, están disponibles en el manuscrito enviado al repositorio de preimpresión de acceso abierto bioRxiv. El mapa molecular de la proteína de pico de Novavax podría ser útil para evaluar los resultados de los ensayos clínicos en humanos en curso de la vacuna.
"Nuestros hallazgos sugieren que el rápido diseño y fabricación de esta vacuna no comprometió la calidad de la estructura de la proteína de pico", dice el autor principal del estudio, Andrew Ward, PhD, profesor en el Departamento de Biología Estructural y Computacional Integrativa en Scripps Research.
El SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19, parece haberse originado a partir de un coronavirus de murciélago en China. Ahora ha causado casi 20 millones de infecciones humanas en todo el mundo, incluidas más de 700.000 muertes. Una vacuna para prevenir infecciones es la prioridad de salud pública más alta del mundo, y para lograr ese objetivo, decenas de equipos de investigación han diseñado y comenzado a probar posibles vacunas.
La vacuna Novavax, como la mayoría de las demás vacunas candidatas a COVID-19, está diseñada para estimular una respuesta inmunitaria, lo que idealmente proporciona "memoria" inmunitaria a largo plazo contra la proteína de pico del SARS-CoV-2. Estas proteínas de punta tachonan la superficie de cada partícula de coronavirus; son las protuberancias que le dan al virus su apariencia de corona y contienen los segmentos que el virus usa para penetrar y luego infiltrarse en las células huésped.
En lo que puede ser una estrategia para evadir el reconocimiento inmunológico, la proteína de pico tiene una forma flexible y cambiante. La proteína de pico de inmunógeno de Novavax utiliza mutaciones para estabilizar la proteína de pico en su forma funcional para que el sistema inmunológico pueda aprender a reconocerla y atacarla. Este avance clave se basa en descubrimientos hechos hace varios años por Ward y los investigadores colaboradores Jason McLellan, PhD (Universidad de Texas en Austin) y Barney Graham, MD, PhD (Centro de Investigación de Vacunas de los Institutos Nacionales de Salud) en sus estudios estructurales. del coronavirus estacional HKU1 y de los coronavirus pandémicos MERS y SARS.
El nuevo estudio estructural muestra que las mutaciones estabilizan la proteína de pico de Novavax en la conformación deseada.
“Es increíblemente gratificante ver cómo nuestro trabajo anterior tiene un impacto directo en el desarrollo de vacunas para el SARS-CoV-2”, dice Ward. "La oportunidad de caracterizar la formulación de la vacuna que Novavax está probando en personas hace que se complete el círculo".
"Estamos agradecidos con Andrew Ward y los científicos de Scripps Research por definir la estructura de alta resolución de la proteína de pico SARS-CoV-2 en nuestra vacuna NVX-CoV2373", dice Gale Smith, PhD, vicepresidente de desarrollo de vacunas y jefe científico de Novavax. "Esta importante contribución proporciona información sobre la alta tasa de transmisión de COVID-19 y una base científica para la vacuna que induce anticuerpos neutralizantes en el 100 por ciento de los participantes del ensayo de fase 1".
Novavax ha enviado datos del ensayo clínico de fase 1 a una revista científica revisada por pares y al servidor de preimpresión en línea medRxiv.org.
Ward señala que los detalles estructurales también indican que la proteína del pico del coronavirus tiene "bolsillos" previamente desconocidos donde ciertos compuestos podrían unirse. “Estos son lugares en los que, en principio, se podría apuntar a la proteína de pico con fármacos de molécula pequeña”, dice.
Las proteínas de pico de coronavirus, como las de otros virus, incluido el VIH, forman naturalmente estructuras de tres copias llamadas trímeros en las partículas del virus y funcionan en esa forma de trímero. Ward y su equipo, en el nuevo estudio, encontraron que las proteínas de pico no solo forman trímeros con éxito, sino que también pueden formar grupos de dos o tres trímeros.
La naturaleza molecular específica de las interacciones apunta a la posibilidad, que Ward y sus colegas ahora pueden seguir en estudios adicionales, que la agrupación de trímeros de pico se produzca de forma natural en el SARS-CoV-2 para mejorar su infectividad.
"Es posible que el virus necesite más de un trímero de pico para perforar una célula huésped, por lo que esta tendencia a formar grupos de orden superior puede ser la base de su infecciosidad", dice Ward.
Sandhya Bangaru, Gabriel Ozorowski, Hannah Turner, Aleksandar Antanasijevic, Deli Huang, Xiaoning Wang, Jonathan Torres, Jolene Diedrich, escribieron el estudio, "Análisis estructural de la proteína de pico de SARS-CoV-2 de longitud completa de un candidato a vacuna avanzado". , John Yates III, David Nemazee, James Paulson y Andrew Ward, todos de Scripps Research; y Jing-Hui Tian, Alyse Portnoff, Nita Patel, Michael Massare, Greg Glenn y Gale Smith de Novavax Inc.
El apoyo fue proporcionado por el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas (UM1 AI144462, R01 AI113867, R01 AI132317), la Fundación Bill y Melinda Gates (OPP1170236) y Novavax Inc.