Cryo-EM utilisé dans de nouvelles recherches sur le coronavirus pour soutenir le développement du vaccin et du traitement.
Par Leah Laver ;
Vu que la
communauté mondiale s'efforce afin de contenir la propagation de la maladie du
coronavirus (COVID-19) et de traiter ceux qui ont été diagnostiqués, les
chercheurs du monde entier déploient des efforts parallèles rapides pour
utiliser la microscopie cryoélectronique (cryo-EM ) pour comprendre son
infection des cellules humaines. Ces chercheurs en cryo-EM ont pu déterminer la
structure de la protéine de pointe SARS-CoV-2 et de son récepteur cellulaire
pendant l'infection. Ces dernières années, la cryo-EM est devenue une méthode populaire et efficace pour la recherche
biologique - étudiant la structure de molécules
biologiquement importantes comme les protéines et les virus à une résolution
quasi-atomique pour mieux comprendre la structure et la fonctionnalité 3D. Ces
résultats soutiendront et accéléreront la conception de vaccins et le
développement de traitements pour COVID-19. Les chercheurs ont mis leurs
structures en cryo-EM à la disposition du public.
Tous les virus ont des antigènes,
généralement des protéines. Les vaccins agissent en entraînant le système
immunitaire à reconnaître et à combattre l'antigène spécifique du virus
ciblé. Mais pour créer un vaccin qui fonctionnera contre un certain virus,
les chercheurs doivent comprendre comment le virus et ses antigènes
interagissent avec les cellules humaines.
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Un rendu
informatique d'un coronavirus, montrant les pointes de glycoprotéines «en
forme de couronne» caractéristiques qui ont inspiré leur nom. Le syndrome
respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SARS-CoV-2), qui cause COVID-19, appartient
à ce groupe de virus. (image de CDC).
Qu'est-ce qui a été fait jusqu'à présent?
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6 janvier: Les Centres
chinois de contrôle des maladies (Institut NIVDC) ont pu confirmer les agents
pathogènes des coronavirus, en partie sur la base d'images de microscopie
électronique prises avec un microscope électronique à transmission (TEM) Thermo
Scientific Tecnai Spirit.
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Tout au long du
mois de janvier: L’Institut de Virologie de Wuhan, l'Université de Hong Kong,
U.S.National Institutes of Health (NIH) et d'autres ont également obtenu des
résultats similaires et complémentaires avec leurs TEM Thermo Scientific. Par
exemple, l'Université de Hong Kong a capturé des images montrant le nouveau
coronavirus se répliquant dans les cellules. Le Premier ministre chinois Li
Keqiang a visité l'Institut de biologie des agents pathogènes de l'Académie
chinoise des sciences médicales à Pékin, en Chine, et a vu une image du
coronavirus sur un Thermo Scientific Tecnai TEM. Au cours de sa visite, il a
déclaré que «l'accélération de la recherche sur la façon dont le virus est
transmis est essentielle pour l’arrêter et le contrôler».
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15 février: Une équipe de
chercheurs de l'Université du Texas à Austin et des National Institutes of
Health (NIH) a publié une préimpression dans bioRxiv montrant la première
structure tridimensionnelle de la protéine de pointe SARS-CoV-2 (protéine S).
Quelques jours plus tard, les résultats ont été publiés dans une revue
scientifique.
Sur la base de la séquence du génome
SARS-CoV-2 partagée par des chercheurs chinois, ils ont réussi à préparer un
échantillon purifié de la protéine de pointe et à déterminer sa structure à
l'aide de la cryo-EM à particule unique en moins de deux semaines. Comme les
autres coronavirus, le dernier SARS-CoV-2 utilise des pointes dépassant de leur surface
pour se verrouiller sur les cellules et y pénétrer. Ces chercheurs ont
utilisé un cryo-TEM Thermo Scientific Krios.
"Déterminer la forme de la protéine de
pointe dans le SRAS-CoV-2 est la clé
pour comprendre comment cibler le virus", a déclaré Jason McLellan,
d’UT-Austin, dans une interview LiveScience.
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19 février: le Westlake
Institute for Advanced Study de Hangzhou, en Chine, a montré avec succès en
utilisant son Krios G3i pour capturer la même protéine de pointe SARS-CoV-2
liée à sa cible humaine, l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2).
L'ACE2 est le
récepteur de surface du coronavirus qui interagit avec la protéine de pointe
pendant l'infection. Leurs résultats, publiés dans Science, pourraient
potentiellement inspirer les anticorps de développement pour bloquer cette
interaction critique.
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20 février: le groupe de
David Veesler à l’Université de Washington School of Medicine a publié sa
structure de la protéine de pointe du coronavirus, désormais disponible dans Cell.
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21 février: Le vice-maire
de Shanghai a visité notre installation de microscopie NanoPort à Shanghai pour
comprendre comment notre technologie de microscopie aide la communauté des
chercheurs à comprendre le coronavirus et à développer des thérapies de
prévention et de contrôle.
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26 février: La structure
des protéines de pointe du SARS-CoV-2 a été rendue publique sur la base de
données des protéines.
Cryo-EM a
commencé à gagner une adoption plus large il y a environ sept ans, car les
progrès dans les détecteurs d'électrons, les logiciels, la productivité et
d'autres facteurs importants ont permis aux chercheurs de résoudre des
échantillons biologiques pertinents à une résolution plus élevée.
En moins de
deux mois, des progrès significatifs ont été réalisés pour comprendre la structure
et le comportement du coronavirus. Dans le passé, atteindre ce niveau de
progrès aurait pu prendre des années. L'équipe qui a cartographié la protéine
de pointe a utilisé environ 3 000 images qui peuvent aujourd'hui être
collectées en 24 heures. Il y a dix ans, la création de ces images aurait pu
prendre des semaines, voire des mois.
Avec une
compréhension de la structure de la protéine de pointe du coronavirus et une
capacité à sérialiser rapidement les tests d'anticorps, les chercheurs espèrent
développer un vaccin qui peut être prêt pour les essais cliniques.
Le blog du
directeur des National Institutes of Health a discuté de l’impact de la cryo-EM
sur la recherche sur les protéines de pointe du SRAS-CoV-2 et a décrit les
prochaines étapes pour développer des vaccins candidats
