بزرگنمايي:

سیاست و بازاریابی - پژوهشگران با تغییر تنها یک اسیدآمینه در پروتئین کلیدی ویروس آنفولانزا، نسخه‌ای پایدارتر از آن ساخته‌اند.

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد نانو، پژوهشگران مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس (Scripps Research) با یک تغییر به‌ظاهر ساده در ساختار پروتئین کلیدی ویروس آنفلوانزا، گام تازه‌ای برای طراحی واکسن‌های نانوذره‌ای برداشته‌اند؛ تغییری که تنها شامل جابه‌جایی یک اسیدآمینه است، اما می‌تواند پروتئین ویروسی را پایدارتر کند و زمینه را برای ساخت واکسن‌هایی فراهم آورد که در برابر طیف گسترده‌تری از سویه‌های آنفلوانزا قابل استفاده باشند. آزمایش روی موش‌ها نیز نشان داده است که این ساختارهای نانوذره‌ای می‌توانند پاسخ ایمنی قدرتمندتری ایجاد کنند.
ویروس‌های آنفلوانزا از جمله استادان تغییر چهره در دنیای ویروس‌ها هستند؛ آن‌ها با تغییرات مداوم در پروتئین‌های سطحی خود می‌توانند از شناسایی مؤثر توسط سیستم ایمنی فرار کنند. اکنون پژوهشگران مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس با کشف یک نقطه حساس در ساختار پروتئین همگلوتینین، یا HA، راهی برای پایدارسازی این پروتئین و استفاده از آن در نسل جدیدی از واکسن‌های نانوذره‌ای پیدا کرده‌اند.
نتایج این پژوهش که ۱۳ اوت ۲۰۲۶ در مجله Nature Communications منتشر شده است، می‌تواند چارچوبی برای طراحی واکسن‌های آینده علیه طیف متنوعی از ویروس‌های آنفلوانزا فراهم کند. فناوری مورد استفاده در این مطالعه، نانوذرات پروتئینی خودآرا یا SApNP نام دارد. در این فناوری، نسخه‌های متعددی از پروتئین ویروسی روی یک ساختار نانوذره‌ای در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا سیستم ایمنی بتواند آن‌ها را آسان‌تر شناسایی و علیه آن‌ها پاسخ ایجاد کند.
پروتئین HA نقش مهمی در آغاز عفونت آنفلوانزا دارد. این پروتئین به ویروس کمک می‌کند به سلول‌های انسانی متصل شود و سپس وارد آن‌ها شود. روی سطح ویروس، سه مولکول HA در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و ساختاری موسوم به «تریمر» تشکیل می‌دهند. از آنجا که واکسن‌ها باید سیستم ایمنی را با چنین پروتئین‌هایی آشنا کنند، تولید نسخه‌ای پایدار از HA در محیط آزمایشگاه اهمیت زیادی دارد. مشکل اینجاست که تریمرهای HA در برابر تغییرات دما و شرایط اسیدی می‌توانند ساختار طبیعی خود را از دست بدهند یا از هم جدا شوند. در نتیجه، پروتئینی که قرار است به‌عنوان آنتی‌ژن واکسن عمل کند، ممکن است پیش از آن‌که بتواند سیستم ایمنی را به‌درستی آموزش دهد، ساختار مطلوب خود را از دست بدهد.
جیانگ ژو، استاد مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس و پژوهشگر ارشد این مطالعه، در بررسی انواع مختلف ویروس‌های آنفلوانزای انسانی، پرندگان و خوک‌ها به نکته‌ای جالب برخورد. با وجود تفاوت‌های فراوان میان نسخه‌های مختلف پروتئین HA، یک موقعیت مشخص در این پروتئین، یعنی اسیدآمینه شماره ۹۵، ویژگی مشترکی داشت.
پژوهشگران دریافتند این اسیدآمینه برخلاف بسیاری از بقایای موجود در هسته تریمر که ماهیتی آب‌گریز دارند، تمایل بیشتری به برهم‌کنش با آب دارد. همین تفاوت کوچک این پرسش را مطرح کرد که آیا جایگزین‌کردن آن با یک اسیدآمینه آب‌گریز می‌تواند ساختار HA را پایدارتر کند یا خیر.
نتیجه آزمایش‌ها قابل‌توجه بود. هنگامی که پژوهشگران در پروتئین HA مربوط به سویه آنفلوانزای همه‌گیری سال ۲۰۰۹ کالیفرنیا، اسیدآمینه شماره ۹۵ را با یک اسیدآمینه آب‌گریز جایگزین کردند، ساختار پروتئین به شکل محسوسی پایدارتر شد. به‌گفته ژو، این تغییر باعث شد ساختار تریمر به حالت بسته‌تری درآید و پایداری آن افزایش پیدا کند؛ همان نقطه‌ای که او از آن به‌عنوان «کلید جادویی» مورد جست‌وجو یاد می‌کند.
تیم پژوهشی سپس همین جایگزینی را در نسخه‌های مختلف ویروس آنفلوانزا اعمال کرد و آن‌ها را در کنار تریمرهای طبیعی مورد بررسی قرار داد. آزمایش‌های بیوشیمیایی، زیست‌فیزیکی و ساختاری نشان دادند که این تغییر در مجموعه‌ای از سویه‌ها، زیرگونه‌ها و دودمان‌های مختلف آنفلوانزا، احتمال ازهم‌گسیختگی تریمر HA را کاهش می‌دهد. در برخی سویه‌ها، این تغییر حتی در شرایط اسیدی نیز موجب افزایش پایداری پروتئین شد.
پژوهشگران برای افزایش بیشتر پایداری HA، تغییرات دیگری را نیز که پیش‌تر شناخته شده بودند، به ساختار اضافه کردند. یکی از این تغییرات با نام HKE توسط یک گروه پژوهشی در شرکت جانسون اند جانسون (Johnson & Johnson) توسعه یافته است. نتایج نشان داد که HKE در برخی ویروس‌های آنفلوانزای نوع A و تغییر دیگری موسوم به NS که برای ویروس‌های آنفلوانزای نوع B طراحی شده است، می‌توانند در کنار جایگزینی اسیدآمینه شماره ۹۵ عمل کنند و پایداری کلی ساختار HA را افزایش دهند.
پس از آن‌که چارچوبی برای تولید تریمرهای پایدار از انواع مختلف ویروس‌های آنفلوانزا ایجاد شد، پژوهشگران این پروتئین‌ها را روی فناوری اختصاصی SApNP قرار دادند. در این مرحله، روی هر نانوذره تا ۲۰ نسخه از تریمر HA قرار گرفت و ساختارهای حاصل روی موش‌ها آزمایش شدند.
نتایج نشان داد نانوذرات حاوی تریمرهای HA مدت بسیار بیشتری نسبت به تریمرهای آزاد در غدد لنفاوی باقی می‌مانند. این ماندگاری بیشتر با ایجاد پاسخ ایمنی قوی‌تر همراه بود؛ موضوعی که از دیدگاه طراحی واکسن اهمیت زیادی دارد، زیرا غدد لنفاوی یکی از مراکز اصلی فعال‌شدن و سازمان‌دهی پاسخ ایمنی بدن هستند.
پژوهشگران همچنین بررسی کردند که این واکسن‌های آزمایشی تا چه اندازه می‌توانند از موش‌ها در برابر ویروسی مشابه سویه مورد استفاده برای ساخت واکسن محافظت کنند. میزان حفاظت در برابر همان سویه قوی بود، اما زمانی که حیوانات در معرض سویه‌های متفاوت قرار گرفتند، میزان حفاظت بسته به نوع ویروس تغییر کرد. بنابراین، اگرچه این یافته‌ها امیدوارکننده‌اند، هنوز نمی‌توان از تولید یک واکسن کاملاً جهانی علیه همه انواع آنفلوانزا سخن گفت.
با این حال، هدف نهایی تیم ژو دقیقاً حرکت در همین مسیر است: طراحی واکسن‌هایی که بتوانند در برابر مجموعه گسترده‌ای از ویروس‌های آنفلوانزا محافظت ایجاد کنند. اهمیت این هدف زمانی روشن‌تر می‌شود که بدانیم آنفلوانزا هر سال میلیون‌ها مورد بیماری شدید ایجاد می‌کند و سالانه حدود ۲۹۰ هزار تا ۶۵۰ هزار نفر در سراسر جهان بر اثر بیماری‌های تنفسی مرتبط با آن جان خود را از دست می‌دهند. همچنین از سال ۱۹۱۸ تاکنون، چهار همه‌گیری بزرگ آنفلوانزا رخ داده است که ده‌ها میلیون قربانی بر جای گذاشته‌اند.
بخش قابل‌توجهی از واکسن‌های تجاری آنفلوانزا همچنان با روش سنتی تکثیر ویروس در تخم‌مرغ‌های مرغ تولید می‌شوند؛ روشی که دهه‌هاست مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مقابل، فناوری‌های جدیدتر مبتنی بر اسیدهای نوکلئیک، مانند mRNA مورد استفاده در برخی واکسن‌های کووید-۱۹، و همچنین فناوری‌های مبتنی بر پروتئین، می‌توانند انعطاف‌پذیری، سرعت تولید و قابلیت توسعه مقیاس‌پذیرتری فراهم کنند.
فناوری نانوذرات پروتئینی خودآرا نیز در آزمایشگاه ژو تنها برای آنفلوانزا توسعه نیافته است. این گروه پژوهشی طی یک دهه گذشته از این فناوری برای طراحی نامزدهای واکسن علیه ویروس‌های مختلفی از جمله هپاتیت C، ابولا و سایر فیلوویروس‌ها، ویروس سنسیشیال تنفسی یا RSV و HIV استفاده کرده است.
ژو معتقد است مجموعه این پژوهش‌ها فراتر از تولید چند واکسن آزمایشی مجزا است و می‌تواند به شکل‌گیری یک فناوری پلتفرمی برای طراحی واکسن‌های پروتئینی بر پایه ساختار مولکولی ویروس‌ها منجر شود. به بیان دیگر، ارزش اصلی این دستاورد شاید فقط در واکسن آنفلوانزا نباشد؛ بلکه در یافتن روشی عمومی برای شناسایی نقاط حساس پروتئین‌های ویروسی، پایدارسازی آن‌ها و سپس نمایش تعداد زیادی از نسخه‌های پایدار روی نانوذرات نهفته باشد.
این پژوهش در مجموع نشان می‌دهد که گاهی برای ایجاد یک تغییر بزرگ در طراحی واکسن، لازم نیست کل ساختار یک پروتئین از نو ساخته شود. در این مورد، تغییر تنها یک اسیدآمینه توانسته است ساختار پروتئین HA را پایدارتر کند و آن را برای قرارگرفتن روی یک بستر نانوذره‌ای مناسب‌تر سازد. البته تبدیل این یافته آزمایشگاهی به یک واکسن انسانی مؤثر و ایمن همچنان به مطالعات گسترده‌تر و مراحل متعدد آزمایش بالینی نیاز دارد، اما مسیر تازه‌ای برای مقابله با ویروسی گشوده شده است که سال‌هاست با تغییر مداوم چهره خود، سیستم ایمنی و دانشمندان را به یک بازی بی‌پایان تعقیب و گریز واداشته است.