Gesundheit

Re-engineering von Antikörpern zur COVID-19

Mit Millionen von COVID-19 Fälle, die auf der ganzen Welt, die Menschen sind Dreh-Antikörper-tests, um herauszufinden, ob Sie ausgesetzt worden sind, der coronavirus verursacht die Krankheit. Aber was sind Antikörper? Warum sind Sie wichtig? Wenn wir Sie haben, sind wir immun gegen COVID-19? Und wenn nicht, warum nicht?

Antikörper-tests prüfen auf das Vorhandensein von Antikörpern, die spezifische Proteine, die eine Reaktion auf Infektionen. Antikörper sind Krankheit spezifisch. Zum Beispiel Masern-Antikörper schützen Sie davon ab, Masern, wenn Sie ausgesetzt sind, um es wieder, aber Sie wird nicht schützen Sie davon ab, mumps, wenn Sie ausgesetzt sind, zu mumps.

„Antikörper sind wichtig, weil Sie Infektionen zu verhindern und zu heilen, betroffenen Patienten, die an Krankheiten“, sagt Victor Padilla-Sanchez, ein Forscher an Der katholischen Universität von Amerika in Washington DC „Wenn wir Antikörper, wir sind immun gegen Krankheiten, solange Sie in Ihrem system geschützt sind. Wenn Sie nicht über Antikörper dann die Infektion weiter voranschreitet und die Pandemie geht weiter.“

Diese form der außen-Antikörper-basierter Schutz die passive Immunität—eine Kurzfristige Immunität zur Verfügung gestellt, wenn eine person Antikörper gegen eine Krankheit eher als die Produktion dieser Antikörper durch Ihre eigene Immunsystem.

„Wir sind auf die ersten Schritte dieser jetzt, und das ist, wo ich hoffe, meine Arbeit hilft möglicherweise,“ Padilla-Sanchez sagte. Padilla-Sanchez ist spezialisiert auf Viren. Speziell, er nutzt computer-Modelle zu verstehen, die Struktur von Viren auf der molekularen Ebene und nutzt diese Informationen, um zu versuchen, um herauszufinden, wie der virus-Funktionen.

Das schwere akute respiratorische Syndrom (SARS) war die erste neue Infektionskrankheiten identifiziert in the 21st century. Diese Erkrankung der Atemwege, entstand in der Guangdong-Provinz von China im November 2002. Die Welt-Gesundheits-Organisation identifiziert diese neue coronavirus (SARS-CoV), wie der agent, verursacht den Ausbruch.

Jetzt sind wir in der Mitte noch ein weiteres neues coronavirus (SARS-CoV-2), die sich in Wuhan, China im Jahr 2019. COVID-19, die Krankheit, die durch SARS-CoV-2, hat sich zu einem sich schnell ausbreitenden Pandemie, die erreicht hat, die meisten Länder der Welt. Juli 2020, COVID-19 infiziert hat mehr als 15,5 Millionen Menschen weltweit mit mehr als etwa 630.000 Todesfälle.

Bis heute gibt es keine Impfstoffe oder Therapeutika im Kampf gegen die Krankheit.

Da beide Krankheiten (SARS-CoV und SARS-CoV-2) teilen sich den gleichen spike-protein, die Eingabe-Taste, mit der das virus in die menschlichen Zellen, Padilla-Sanchez Idee war, die Antikörper in den ersten Ausbruch im Jahr 2002—80R und m396—und überarbeiten Sie, passen die aktuellen COVID-19-virus.

Juni 2020 Studie im online-journal, Forschungsideen und-Ergebnisse, beschreibt die Bemühungen von Padilla-Sanchez zu entwirren, dieses problem mit Hilfe von computer-simulation. Er entdeckte, dass die Sequenz-Unterschiede verhindern, dass 80R und m396 aus der Bindung an COVID-19.

„Sie verstehen, warum 80R und m396 nicht binden zu der SARS-CoV-2 spike-proteins könnte den Weg ebnen, um engineering-neue Antikörper, die wirksam sind,“ Padilla-Sanchez sagte. „Mutierte Versionen des 80r und m396 Antikörper können hergestellt und verabreicht als therapeutische um die Krankheit zu bekämpfen und Infektionen zu verhindern.“

Seine docking-Experimente zeigten, dass die Aminosäure-Substitutionen in 80R und m396 erhöhen sollte bindenden Wechselwirkungen zwischen den Antikörpern und SARS-CoV-2, die neue Antikörper zur Neutralisierung des virus.

„Jetzt muss ich beweisen, dass es im Labor“, sagte er.

Für seine Forschung, Padilla-Sanchez stützte sich auf der supercomputing-Ressourcen durch die Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE). XSEDE ist ein virtuelles system, finanziert durch die National Science Foundation von Wissenschaftlern genutzt, um interaktiv teilen computing-Ressourcen, Daten und know-how.

Die XSEDE-zugeordnet Stampede2 und Brücken-Systeme an der Texas Advanced Computing Center (TACC) und Pittsburgh Supercomputer Center unterstützt die docking-Experimente, macromolecular assemblies, and large-scale-Analyse und-Visualisierung.

„XSEDE Ressourcen notwendig waren, um diese Forschung,“ Padilla-Sanchez sagte.

Er rannte in die docking-Experimente auf Stampede2 mit der Rosetta-software-suite, die enthält algorithmen für die computergestützte Modellierung und Analyse von protein-Strukturen. Die software nahezu bindet die Proteine liefert dann einen Wert für jedes binding-experiment. „Wenn Sie einen guten finden, docking-position, dann können Sie empfehlen, dass diese neue, mutierte Antikörper sollte in die Produktion gehen.“

TACC ist Frontera supercomputer, der 8 mächtigsten supercomputer der Welt und der schnellsten supercomputer auf einem Uni-campus, auch wichtige Hilfe, um Padilla-Sanchez. Er verwendet die Chimäre software auf Frontera zu generieren extrem hochauflösende Visualisierungen. Von dort wechselte er die arbeiten an Brücken, durch seine große Speicher-Knoten.

„Frontera hat große Leistung beim importieren eine Menge von big data. Wir sind in der Regel in der Lage zu schauen, nur protein-Interaktionen, aber mit Frontera und Brücken, wir waren in der Lage zu studieren voll Infektion Prozesse im computer“, sagte er.Padilla-Sanchez Ergebnisse getestet werden, in einem feuchten Labor. Nach erfolgreichem Abschluss dieser Stufe, seine Arbeit fortsetzen können, um Studien am Menschen.

Zurzeit werden verschiedene Labors in der ganzen Welt sind bereits Tests von Impfstoffen.