एक वैक्सीन डिजाइन दृष्टिकोण जो SARS-CoV-2 के नए वेरिएंट से रक्षा कर सकता है, वायरस जो COVID-19 का कारण बनता है, लेकिन संभावित रूप से अन्य कोरोनवीरस से भी बचाता है, पेन स्टेट कॉलेज ऑफ मेडिसिन अनुसंधान के परिणामस्वरूप वास्तविकता के करीब एक कदम है। वैज्ञानिकों ने SARS-CoV-2 वायरस के उन क्षेत्रों का उपयोग किया, जो इम्युनोजेन्स नामक इंजीनियर प्रोटीन में उत्परिवर्तन के लिए कम संवेदनशील होते हैं, जो एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया प्राप्त कर सकते हैं।

SARS-CoV-2 की सतह स्पाइक प्रोटीन-;एक प्रमुख एंटीबॉडी लक्ष्य-; एंजियोटेंसिन-परिवर्तित एंजाइम 2 नामक रिसेप्टर के साथ जुड़कर वायरस को मेजबान कोशिकाओं में प्रवेश करने की अनुमति देता है। मौजूदा टीके स्पाइक प्रोटीन के रिसेप्टर बाइंडिंग डोमेन (आरबीडी) को लक्षित करते हैं, लेकिन उत्परिवर्तन के लिए आरबीडी की संवेदनशीलता वायरस से बचने के मार्ग प्रदान करती है। एंटीबॉडी को निष्क्रिय करना.

स्पाइक प्रोटीन की उत्परिवर्तन के प्रति संवेदनशीलता के कारण चिंता के प्रकार उभर रहे हैं। हमने स्पाइक प्रोटीन के उन क्षेत्रों की पहचान की, जिनमें उत्परिवर्तित होने की संभावना कम है और उस जानकारी का उपयोग नए प्रोटीन को इंजीनियर करने के लिए किया जाता है, जिसका उपयोग एक वैक्सीन विकसित करने के लिए किया जा सकता है जो न केवल भविष्य के COVID-19 वेरिएंट बल्कि संभावित रूप से अन्य संबंधित कोरोनविर्यूज़ के खिलाफ अधिक व्यापक रूप से रक्षा करता है। ”

निकोले डोखोलियन, जी. थॉमस पासानंती प्रोफेसर और औषध विज्ञान विभाग में अनुसंधान के उपाध्यक्ष

रोग नियंत्रण और रोकथाम केंद्र द्वारा एक नए द्विसंयोजक COVID-19 वैक्सीन को मंजूरी देने के कुछ ही हफ्तों बाद, शोधकर्ताओं ने डिजाइन के बारे में एक अध्ययन प्रकाशित किया और की प्रभावकारिता उनके इम्युनोजेन्स, जो एक अलग तरीके से वायरस को लक्षित करते हैं। बाजार पर मौजूदा टीकों के विपरीत, इन इम्युनोजेन्स को स्पाइक प्रोटीन के संरक्षित क्षेत्रों के आधार पर डिज़ाइन किया गया है, ऐसे क्षेत्र जो उत्परिवर्तन के लिए कम संवेदनशील हैं।

टीम ने स्पाइक प्रोटीन के तीन क्षेत्रों की पहचान करने के लिए कम्प्यूटेशनल बायोलॉजी का उपयोग करके इम्यूनोजेन्स को डिजाइन किया जो कि लाखों सैद्धांतिक उत्परिवर्तनों में संरक्षित रहते हैं। इन क्षेत्रों, जिन्हें एपिटोप्स कहा जाता है, का मिलान और ग्राफ्ट किया गया, या प्रोटीन मचानों से जोड़ा गया, जो समाधान में रहते हुए एपिटोप्स को स्थिरता प्रदान करते थे। इम्युनोगेंस को तब विभिन्न डिजाइन संशोधनों के माध्यम से संरचनात्मक रूप से अनुकूलित किया गया था, जिसमें उत्परिवर्तन को स्थिर करना भी शामिल है। इम्युनोजेन्स की स्थिरता का परीक्षण करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग किया गया था। दोखोलियन ने पहले इस कम्प्यूटेशनल जीव विज्ञान दृष्टिकोण का वर्णन किया है।

फार्माकोलॉजी विभाग में पोस्टडॉक्टरल विद्वान और कागज पर पहले लेखक यशवंत विश्वेश्वरैया ने कहा, “प्रोटीन जटिल संरचनाएं हैं जो प्रकृति में विभिन्न प्रकार की भौतिक और रासायनिक चुनौतियों का सामना करने के लिए बनाई गई हैं।” “एपिटोप, जो प्रोटीन के छोटे टुकड़े होते हैं, समाधान में अपने आप स्थिर नहीं होते हैं, इसलिए उन्हें स्थिरता के लिए एक बड़े प्रोटीन के लिए तैयार करने की आवश्यकता होती है। यह उसी तरह है जैसे फूल (एपिटोप) को अपने स्टेम (मचान प्रोटीन) की आवश्यकता हो सकती है ) जीवित रहने के लिए। फूल रुचि का हिस्सा हो सकता है, लेकिन यह उस तने के बिना व्यवहार्य नहीं है जो संरचना और समर्थन प्रदान करता है।”

टीम ने पुनः संयोजक अभिव्यक्ति का उपयोग किया, एक ऐसी तकनीक जहां बैक्टीरिया को प्रोटीन बनाने के लिए आनुवंशिक निर्देश दिए जाते हैं, वस्तुतः डिज़ाइन किए गए इम्युनोजेन बनाने के लिए। तब प्रोटीन को शुद्ध किया गया और प्रयोगशाला में अध्ययन किया गया ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे अपने आभासी समकक्षों के साथ निकटता से मेल खाते हैं। अंत में, शोधकर्ताओं ने चार स्थिर इम्युनोजेन डिज़ाइन विकसित किए जिनका उपयोग चूहों को प्रतिरक्षित करने के लिए किया गया था, जिन्होंने तब SARS-CoV-2 के खिलाफ एंटीबॉडी का उत्पादन किया था। प्रत्येक डिजाइन ने अलग-अलग डिग्री के लिए एंटीबॉडी का उत्पादन किया, लेकिन एक डिजाइन, ईडी 2 में एक मजबूत प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया थी।

आगे के परीक्षण के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने पाया कि ये एंटीबॉडी SARS-CoV-2 स्पाइक प्रोटीन से बंधे हैं। उन्होंने यह भी मूल्यांकन किया कि उनके द्वारा विकसित विशेष रासायनिक परीक्षणों का उपयोग करके मानव COVID-19 रोगियों के सीरम नमूनों के लिए ED2 इम्युनोजेन कितनी अच्छी तरह से बाध्य है। उन्होंने पाया कि COVID-19 रोगी सीरम के नमूनों में एंटीबॉडी ED2 इम्युनोजेन्स को बांधने में सक्षम थे, यह प्रदर्शित करते हुए कि उनका उपयोग नैदानिक ​​​​अनुप्रयोगों के लिए भी किया जा सकता है। पद्धति और परिणाम 3 अक्टूबर को उन्नत कार्यात्मक सामग्री पत्रिका में प्रकाशित किए गए थे।

शोधकर्ताओं के अनुसार, इम्युनोजेन्स के डिजाइन और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को अनुकूलित करने के लिए आगे के अध्ययन किए जाएंगे। एक बार सिद्ध होने के बाद, उन्हें किसी दिन नैदानिक ​​​​परीक्षणों में वैक्सीन उम्मीदवारों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

विश्वेश्वरैया ने कहा, “हमारी कार्यप्रणाली का इस्तेमाल न केवल SARS-CoV-2 और अन्य संबंधित वायरस के लिए किया जा सकता है, बल्कि अन्य नैदानिक ​​​​रूप से महत्वपूर्ण रोगजनक वायरस के लिए भी किया जा सकता है।” “हमारे ज्ञान के लिए, हम SARS-CoV-2 स्पाइक प्रोटीन के संरक्षित क्षेत्रों के आधार पर इम्युनोजेन्स डिजाइन करने वाले पहले व्यक्ति हैं। डिज़ाइन किए गए इम्युनोजेन आशाजनक परिणाम दिखाते हैं और उन्हें और अधिक अनुकूलित करने की योजना बनाएंगे।”