спайк белок коронавируса что это
Спайк-белок коронавируса сам по себе вызвал нарушения свертываемости крови
Lize M. Grobbelaar et al. / medRxiv, 2021
Биологи провели микроскопические исследования образцов крови здоровых людей с добавленным спайковым белком коронавируса и без него, а также пациентов, больных ковидом. Исследователи заметили, что добавление в кровь свободного S-белка вызывало формирование амилоидных сгустков и изменения формы клеток крови. Кроме того, ученые смоделировали ток плазмы в сосудах и экспериментально показали, что у пациентов с ковидом он может быть сильно затруднен. Препринт статьи опубликован на портале medRxiv.
Вызываемую SARS-Cov-2 инфекцию можно охарактеризовать беспрецедентными для других респираторных инфекций патологиями. Среди них – нарушения свертываемости крови (коагулопатии), которые могут приводить либо к кровотечениям, либо тромбозам. Связывание спайкового S-белка с рецепторами в момент проникновения вируса в клетку может вызывать клеточные патологии, но само по себе не может объяснить такую распространенность коагулопатии у пациентов. Однако S-белок путешествует в организме и сам по себе отдельно от вируса, высвобождаясь из инфицированных клеток: его, например, находили в мочеиспускательном канале. Частицы этого белка также могут проникать сквозь гематоэнцефалический барьер.
Ученые из Университета Стелленбоша под руководством Итерезии Преториус (Etheresia Pretorius) изучили способность частиц S-белка взаимодействовать напрямую с тромбоцитами и белком фибриногеном, вызывая в нем изменения и, как следствие, нарушения свертываемости крови. Сначала исследователи при помощи флуоресцентной микроскопии проверили, накапливаются ли аномальные амилоидные комплексы в плазме здоровых людей с добавлением частиц S-белка и без них. В образцы с добавлением одного нанограмма на миллилитр S-белка добавляли тромбин (активатор коагуляции) и делали микрофотографии. В тех образцах, куда попал вирусный белок, формировались более плотные фибриновые сгустки. В образцах цельной крови спайковый белок вируса вызывал гиперактивацию тромбоцитов.
Плазма здоровых людей без добавления спайк-белка (А) и с ним (В). После добавления тромбина в образцах с S-белком формируются более плотные сгустки.
Спайк белок коронавируса что это
Количественная оценка антител класса IgG к спайковому (S) белку возбудителя новой коронавирусной инфекции позволяет судить о наличии поствакцинального иммунитета к COVID-19. Можно отслеживать динамику уровня антител и оценить, насколько меняется со временем устойчивость иммунного ответа к COVID-19. «Спутник V» — двухкомпонентная вакцина против COVID-19, содержащая ген S-белка коронавируса, в отношении которого вырабатываются антитела. Оценку поствакцинального иммунитета целесообразно проводить не ранее чем через 21 день после введения второго компонента вакцины.
Коронавирусная инфекция, ковид.
SARS-CoV-2 Spike IgG.
ОЕ/мл (относительная единица на миллилитр), BAU/мл (единиц, связывающих антител, на миллилитр).
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Венозную, капиллярную кровь.
Как правильно подготовиться к исследованию?
Общая информация об исследовании
Данное исследование позволяет определить концентрацию в крови IgG-антител к спайковому (S) белку коронавируса COVID-19.
С момента попадания вируса в организм начинают вырабатываться иммуноглобулины, или антитела, которые распознают и связывают чужеродные антигены. Первыми вырабатываются IgM-антитела, они служат маркером ранней стадии болезни или острого периода. IgG-антитела постепенно вырабатываются через 2-3 недели от начала заболевания и циркулируют в кровеносном русле. После перенесенной инфекции образуются IgG-антитела к нуклеокапсидному белку (N). Антитела к S-белку образуются как после перенесенного заболевания, так и после вакцинации.
Количественное исследование позволяет оценить не только наличие или отсутствие антител к S-белку коронавируса SARS‑CoV‑2, но и также определить их уровень, что дает возможность оценить напряженность иммунитета и динамику роста антител.
Для чего используется исследование?
Когда назначается исследование?
Спайк белок коронавируса что это
В журнале Nature опубликован очень подробный обзор, характеризующих особенности строения и жизненный цикл SARS-CoV2, механизмы инфицирования и избегания своевременного иммунного ответа, обозначены потенциальные мишени для создания противовирусных препаратов. Также представлены результаты компьютерного моделирования строения вируса и механизмов проникновения в клетку.
Особенностью данного вируса является наличие очень большого количества гликанов на поверхности спайк-протеина, маскирующих его от иммунной системы человека. Поэтому на первом этапе заболевания вирус подобен «волку в овечьей шкуре» и остается невидим для иммунной системы. В дальнейшем, когда вирус уже размножился, иммунный ответ может развиться даже избыточно, что, по-видимому, лежит в основе тяжелого течения заболевания.
В S2- субъединице спайк-протеина есть три участка, делающих «ножку» спайк-протеина гибкой, что позволяет ей «искать» рецепторы на клетках хозяина более эффективно. Такая структура довольно редка для вирусов, обычно аналогичные «шипики» на поверхности вириона ригидны (такова, например, ситуация у вируса гриппа).
Важной частью спайк-протеина является RBD-домен, функцией которого является связь с рецептором ACE2 на поверхности клетки-хозяина. У SARS-CoV2 эта связь в 2-4 раза сильнее, чем у вируса SARS. Во время взаимодействия с рецептором этот домен «выдвигается» из-за двух маскирующих его молекул гликанов. Исследования in vitro показали, что мутации в этих двух гликанах могут полностью нарушать процессы проникновения вируса в клетку. Для эффективного взаимодействия RDB и ACE2 предпочтительна более «высокая» позиция этого домена на остальными структурами. У альфа варианта вируса найдено 10 дополнительных мутаций, приводящих RBD – домен в более «высокое» положение, а у дельта вируса – еще 3 мутации.
Попав в клетку, вирус подавляет экспрессию генов клетки-хозяина, в том числе – образование интерферонов, сигнализирующих о вирусной инфекции. Для ковидной инфекции типична очень низкая концентрация интерферонов в крови.
В дальнейшем может происходить формирование синцитиев из клеток легочной ткани. Считается, что синцитии позволяют дольше и эффективнее вырабатывать вирусные белки. Такой тип агрессии типичен для персистирующих вирусов – например, ВИЧ. SARS-CoV2 индуцирует даже формирование синцитиев клеток респираторного эпителия с лимфоцитами, что мешает нормальному иммунному ответу. Такой тип «маскировки» от иммунитета типичен для опухолей, а не вирусов.
В дальнейшем перестраивается эндоплазматический ретикулум с формированием шарообразных двухмембранных структур, в которых происходит активный синтез белков вируса. Выход вирионов наружу осуществляется в лизосомах, формирующихся в комлексе Гольджи, путем экзоцитоза. Считается, что молекулярные механизмы, ответственные за описанные процессы, могут быть мишенями для противовирусной терапии.
В месте соединения S1 и S2 субъединиц спайк-протеина есть зона, которая способна связывать и быть расщепленной фурином – протеазой клетки-хозяина, содержащейся в лизосомах. Такое предварительное расщепление значительно упрощает в дальнейшем взаимодействие с трансмембранной протеазой TMPRSS2 и значительно увеличивает проникновение вирусной частицы в следующую клетку. Для вируса SARS показано, что порядка 10% вирусных частиц на выходе из клетки – хозяина связано с фурином. У вируса SARS-CoV2 в соответствующем локусе, отвечающем за связь с фурином, идентифицированы мутации. Как следствие, до 50% вирионов альфа-разновидности SARS-CoV2, выходящих из клетки-хозяина, связаны с фурином, а в случае дельта-вируса – до 90%, что, по-видимому, и объясняет более агрессивное распространение этого варианта вируса. Есть данные, что у пациентов с дельта-формой в тканях легких и носоглотки содержание вирионов достоверно выше, чем у носителей альфа-формы.
По материалам: Megan Scudellari. How the coronavirus infects cells — and why Delta is so dangerous. Nature 595, 640-644 (2021). doi:
Шведские ученые заявили, что вакцина от COVID-19 может ослаблять иммунитет: объясняем, что не так с исследованием
Влияет ли на самом деле спайк-белок на адаптивный иммунитет в действительности, и какие неточности допустили биологи, когда проводили эксперимент, объяснила «Доктору Питеру» заведующая лабораторией механизмов репликации повреждений ДНК Института молекулярной генетики.
Сенсацией публикация исследования шведских ученых неожиданно не стала. Микробиологи искали причину тяжелого течения COVID-19, а заодно вроде бы обнаружили и одно вероятное негативное последствие введения вакцины. Все дело в спайковом белке SARS-CoV-2, который умудряется замедлить восстановление повреждений ДНК, если по-научному — «ингибирует репарацию». При этом спайковый белок есть не только, собственно, у самого вируса, но и в некоторых вакцинах.
Исследование проводилось совместно департаментом молекулярных биологических наук Стокгольмского университета и кафедрой клинической микробиологии, вирусологии Университета Умео.
Читайте также
— Мы обнаружили, что спайковый белок локализуется в ядре и ингибирует репарацию повреждений ДНК, препятствую привлечению ключевых белков репарации ДНК BRCA1 и 53BP1 к месту повреждения, — заявил еще один автор работы Я-Фанг Мэй.
Читайте также
Если говорить простым языком: этот белок не дает подходить к поврежденному участку белкам-спасателям. Это ослабляет наш адаптивный иммунитет, который направлен на внеклеточные антигены и необходим для защиты организма от бактериальных патогенов и токсинов.
— Наши результаты раскрывают потенциальный молекулярный механизм, с помощью которого спайковый белок может препятствовать адаптивному иммунитету, и подчеркивают потенциальные побочные эффекты полноразмерных спайковых вакцин, — уточнил Я-Фанг Мэй.
SARS-CoV-2 — это оболочечный вирус, который состоит из структурных и неструктурных белков. После того, как происходит заражение, белки захватывают и нарушают регуляцию клеточного аппарата хозяина (заболевшего человека). Делают они это для того, чтобы свободно размножаться и распространять свое «потомство».
Читайте также
Клинические исследования показали, что новая коронавирусная инфекция влияет на количество и функцию лимфоцитов. У тех, кто переносит COVID-19 тяжело, значительно снижается количество Т-лимфоцитов, хелперных Т-клеток и Т-супрессоров. А после появления симптомов задерживаются уровни IgG и IgM.
— Эти клинические наблюдения указывают на то, что вирус влияет на адаптивную иммунную систему, — пришли к выводам исследователи. — По новым данным, система репарации (восстановления) ДНК и иммунная система защищают организм от различных угроз, и они связаны между собой. Если повреждение ДНК невозможно исправить, это усиливает патологию, которую вызвал вирус.
Результаты свидетельствуют о том, что спайковый белок захватывает механизмы восстановления повреждений ДНК и механизмы адаптивного иммунитета in vitro.
Читайте также
Выводы шведских ученых не противоречат тому, что тяжелое течение ковида чаще характерно для пожилых людей, так как их система восстановления ДНК у них и так ослаблена из-за возраста и сопутствующих заболеваний.
— Наши данные указывают и на то, что вакцины на основе шипов полной длины могут замедлять восстановление ДНК, — уточнили ученые. — Результаты предполагают потенциальный побочный эффект из-за полноразмерных спайков.
Алена Макарова
Микробиология
молекулярный биолог, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией механизмов репликации повреждений ДНК Института молекулярной генетики НИЦ «Курчатовский центр»
Статья называется «SARS–CoV–2 Spike Impairs DNA Damage Repair and Inhibits V(D)J Recombination In Vitro», то есть «Спайк-белок SARS-CoV-2 нарушает репарацию повреждений и ингибирует рекомбинацию в ПРОБИРКЕ». В работе авторы делают заявление: «Our findings reveal a potential molecular mechanism by which the spike protein might impede adaptive immunity and underscore the potential side effects of full-length spike-based vaccines», то есть «Наши результаты раскрывают ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ молекулярный механизм, с помощью которого спайковый белок МОЖЕТ снижать адаптивный иммунитет и объяснять побочные эффекты полноразмерных спайковых вакцин».
Авторы перестраховываются, используя слова «потенциальный механизм» и «может снижать», но даже в таком виде заявление является спекулятивным и некорректным.
Авторы не исследовали вакцины, они исследовали спайк-белок (S белок), более того, авторы не исследовали влияние белка на организм человека или даже животных, они исследовали белок в пробирке. Таким образом, в данной работе механизм влияния вакцинации на репарацию или иммунитет даже не изучался.
Не только формулировки, но и дизайн экспериментов в статье вызывает удивление. Во-первых, авторы «изучают» механизм V(D)J рекомбинации, который происходит в лимфоцитах и важен для адаптивного иммунитета, на культуре клеток HEK293T — эмбриональных почек человека. Почему они не взяли культуру клеток B-лимфоцитов?
Во-вторых, авторы искусственно экспрессировали вирусные белки Nsp1, Nsp5, Nsp13, Nsp14 и S-белок в клетке и для каждого из них наблюдали эффекты по влиянию на пролиферацию (деление) клеток. Это говорит о том, что авторы наблюдали неспецифические эффекты токсичности из-за накопления белков, которые связаны с большим уровнем накопления любого чужеродного белка в клетке. Эти эффекты хорошо известны в молекулярной биологии. Такая система (клетки, испытывающие остановку клеточного цикла и «стресс») плохо подходит для изолированного изучения влияния на репарацию, рекомбинацию, или любого другого явления.
Даже если описанное в пробирке правда, реализация предложенного авторами «потенциального механизма» после вакцинации маловероятна.
мРНК и аденовирусные вакцины вводятся внутримышечно, а не внутривенно и спайк-белок синтезируется локально внутри мышечных клеток руки, после чего «показывается» (презентуется) на поверхности клеток В-лимфоцитам и Т-лимфоцитам.
При вакцинации спайк-белок не синтезируется внутри В-лимфоцитов, в которых происходит V(D)J рекомбинация. Однако, этот механизм нельзя исключать при заражении живым вирусом SARS-Cov-2. В литературе попадались сообщения о том, что SARS-CoV-2 может инфицировать лимфоциты. Не удивлюсь, если статью в ближайшее время отзовут, как уже было ранее с другой статьей по вакцинации издательства MDPI. Если авторы, действительно, в дальнейшем вакцинируют животных и покажут изменения в репарации и V(D)J-рекомбинации в их В-лимфоцитах, тогда можно будет это всерьез обсуждать, но это вряд ли случится. Возможно, кто-то проведет такие эксперименты с живым SARS-CoV-2 на животных, вот тут нас могут ожидать открытия.
Поствакцинальный иммунитет к Коронавирусу
При введении вакцины в организм человека попадают отдельные белки вируса (безопасная часть), стимулирующие синтез антител еще до контакта с вирулентным микроорганизмом. При правильной реакции иммунитета на вакцинацию или вирусное вторжение в организме вырабатывается достаточный уровень иммуноглобулинов для дальнейшей защиты.
Вакцинальные препараты, зарегистрированные в 2020 году, содержат ген гликопротеина S. Спустя время у привитых людей ожидается появление антител, специфичных к S-протеину SARS-CoV-2. С учетом этого напряженность (степень защиты) поствакцинального иммунитета определяют при помощи теста на антитела класса IgG к спайковому (S) белку коронавируса.
Что представляет собой спайковый протеин (S)?
Одним из 4-х структурных белков коронавирусной оболочки является спайковый (spike — S). Именно он придает коронообразное очертание («шипики») этой вирусной частице. Хорошо рассмотреть его можно при электронной криомикроскопии. Протеин S обеспечивает проникновение вируса в клеточные структуры, что приводит к заражению.
Формирование иммунного ответа
После проникновения вирулентного агента в организм, иммунитет инициирует выработку иммуноглобулинов. Они необходимы для распознавания и связывания потенциально опасных антигенов. Если человек заболел недавно, во время острой стадии инфицирования в его организме первыми синтезируются IgM-антитела. Спустя 2-3 недели в ответ на антигенный стимул синтезируются антитела класса IgG.
Особенно активный ответ иммунитета вызывают 2 иммуногенных протеина коронавируса:
Для тех, кто провакцинировался и хочет проверить эффективность проведенной процедуры, целесообразно выбрать тип теста, который определяет антитела к спайковому (S) антигену вируса.
Механизм действия вакцины «Спутник V»
«Спутник V» — это российская вакцина с двухвекторной структурой. Вирусные векторы не способны размножаться и провоцировать заболевание. Но с их помощью можно доставить внутрь клетки вирусный генетический материал. Когда вектор с геном, кодирующим спайковый протеин, оказывается внутри человеческой клетки, начинается выработка S-белка.
Иммунитет человека, получившего вакцину, синтезирует иммуноглобулины класса G к антигену белка Spike SARS-CoV-2. Если в будущем такое лицо окажется в зоне воздействия коронавирусной инфекции, то в его крови уже будут присутствовать антитела. Именно они являются показателями поствакцинального иммунитета. После применения российского препарата судить об иммунитете можно после введения 2-х доз вакцины с интервалом в 21 день.
Оценка поствакцинального иммунного ответа
Антитела, нейтрализующие активность коронавируса, препятствуют связыванию гликопротеина S с ACE2. Последний является мембранным белком человека, который служит рецептором и точкой входа для коронавируса. RBD — структурный домен гликопротеина S принимает в этом непосредственное участие. Когда антитела его связывают, то контакт вируса с мембранным белком ACE2 блокируется.
Защищают от COVID не любые IgG-антитела, а именно анти-RBD. Даже после перенесенной болезни их может быть недостаточно в организме. Или же они могут полностью исчезнуть через полгода после инфицирования. Для оценки реальной устойчивости к COVID у пациента на момент тестирования, необходимо использовать только тест-системы нового поколения, которые выявляют наличие нейтрализующих антител к RBD (Anti-SARS-CoV-2).
В результате исследования можно подтвердить или опровергнуть наличие защитных свойств приобретенного иммунитета. А также такой тест позволяет увидеть динамику роста нейтрализующих антител к RBD и оценить степень защиты поствакцинального иммунитета. Для динамического наблюдения за показателями иммунитета рекомендуется выполнять исследование в одной лаборатории и по одной технологии.
В нашей клинике Вы можете сдать все анализы, в том числе и на АТ к новой Коронавирусной инфекции. Посмотреть цены