Исследователи из Мельбурна разработали инструмент для мониторинга мутаций, затрудняющих разработку вакцин и лекарств от коронавируса (COVID-19).
Обеспечение эффективности лечения при мутации вируса – огромная проблема для исследователей. Новый мощный инструмент использует информацию о геноме и белках о вирусе и его мутациях, чтобы помочь в разработке лекарств и вакцин.
Доцент Мельбурнского университета Дэвид Ашер и его команда из Института молекулярных наук и биотехнологии Bio21 и Института сердца и диабета Бейкера разработали программный инструмент и библиотеку, получившую название COVID-3-D.
COVID-3-D, опубликованный в Nature Genetics, содержит информацию обо всех белковых структурах, которые совпадают с геномом SARS-CoV-2 (COVID-19), включая все известные генетические мутации и структуру результирующего мутантного белка.
"Хотя вирус SARS-CoV-2 является относительно новым патогеном, его способность быстро накапливать мутации в своих генах была очевидна с самого начала этой пандемии," Доцент Ашер сказал.
"В контексте разработки и открытия терапевтических лекарств эти мутации и паттерны, по которым они накапливаются в белковых структурах вируса, могут влиять на способность вакцин и лекарств связывать вирус или создавать специфический иммунный ответ против него. Из-за этого ученые должны не только пытаться контролировать вирус, но и перехитрить его, предсказывая, как он изменится с течением времени."
Несколько международных университетов и исследовательских институтов уже используют COVID-3-D при разработке вакцин и лечения.
"В Bio21 он используется в рамках постоянных усилий по пониманию и разработке лекарств для лечения COVID-19," Доцент Ашер сказал.
Для разработки COVID-3-D команда профессора Ашера проанализировала данные секвенирования генома более 120000 образцов SARS-CoV-2 от инфицированных людей во всем мире, включая те, которые уникально влияют на Австралию, для выявления мутаций в каждом из белков вируса. Они протестировали и проанализировали влияние мутаций на структуру их белков с помощью компьютерного моделирования.
Эти данные использовались для расчета всех биологических эффектов каждой возможной мутации в геноме. Чтобы помочь исследователям учесть возможные будущие мутации, команда проанализировала мутации в связанных коронавирусах SARS-CoV и Bat RaTG13.
Мутации или изменения в генетическом материале организма естественны "ошибки" в процессе репликации клеток. Они могут дать вирусу новый "полномочия" выживаемости, инфекционности и вирулентности. К счастью, исследователи обнаружили, что SARS-CoV-2 мутирует медленнее, чем другие вирусы, такие как грипп, и каждый месяц в его геноме происходит около двух новых изменений.
COVID-3-D может помочь исследователям понять, как действуют мутации, и определить более эффективные мишени для вакцин и лекарств.
"Только когда вы знаете, как мутация повлияет на трехмерную форму белка, вы можете предсказать, повлияет ли она на способность вашего препарата связывать," Доцент Ашер сказал.
"Поскольку мировое научное и медицинское сообщество будет лучше понимать биологию, лежащую в основе инфекции и заболевания SARS-CoV2, это станет мощным ресурсом для прогнозирования проблем с мутациями и для разработки более эффективных методов лечения. COVID-3-D продолжает обновляться новыми белковыми структурами, мутациями и анализами, чтобы опережать мутации, вызывающие проблемы, и улучшать наше понимание механизмов заболевания SARS-CoV-2."