據賓夕法尼亞州立大學的一個研究小組稱，SARS-CoV-2（產生COVID-19的冠狀病毒）的一個微小蛋白質可能對未來的防治有重大影響。科學家們利用一個新的工具包，首次發現了核衣殼（N）蛋白的完整結構，並發現了COVID-19患者的抗體如何與該蛋白相互作用。
他們還確定，該結構在許多冠狀病毒中似乎是相似的，包括最近的COVID-19變種，從而使其成為先進治療和疫苗的理想目標。他們在《Nanoscale》上發表了他們的研究結果。
領導這項研究的生物醫學工程（BME）教授、分子生物物理學哈克講座教授和賓州州立大學結構腫瘤學中心主任Deb Kelly說：”我們發現了關於N蛋白結構的新特徵，這可能對抗體測試和所有SARS相關大流行病毒的長期影響產生巨大影響。由於N蛋白在SARS-CoV-2和SARS-CoV-1的變種的演化中似乎依然是保守的，因此旨在針對N蛋白的治療方法有可能幫助消除一些人經歷的更嚴重或持久的癥狀。”
大多數針對COVID-19的診斷測試和現有疫苗都是基於一個更大的SARS-CoV-2蛋白：尖峰蛋白設計的，病毒藉此附着在健康細胞上，開始入侵過程。
輝瑞/生物技術公司和Moderna公司的疫苗旨在幫助接受者產生針對尖峰蛋白的抗體。然而，尖峰蛋白很容易發生變異，導致在英國、南非、巴西和美國各地出現病毒變種。
與外層的尖峰蛋白不同，N蛋白被包裹在病毒中，這使其免受導致尖峰蛋白變化的環境壓力。然而，在血液中，N蛋白從受感染的細胞中釋放出來後會自由漂浮。自由漂浮的蛋白引起強烈的免疫反應，導致保護性抗體的產生。大多數抗體檢測試劑盒通過尋找N蛋白來確定一個人以前是否感染了病毒，而診斷性測試則通過尋找尖峰蛋白來確定一個人目前是否被感染。
“論文第一作者、Kelly實驗室的博士后Michael Casasanta說：”每個人都在研究尖峰蛋白，而對N蛋白的研究卻較少。我們看到了一個機會，有想法和資源來看看N蛋白是什麼樣子。”
最初，研究人員檢查了人類的N蛋白序列，以及被認為是大流行病潛在來源的不同動物，如蝙蝠、果子狸和穿山甲，它們看起來都很相似，但又有明顯的不同。
“序列可以預測這些N個蛋白質中的每一個的結構，但是你不能從預測中得到所有的信息–你需要看到實際的三維結構，”卡薩桑塔說。”我們融合了技術，以一種新的方式看到了新的東西。”研究人員使用電子顯微鏡對N蛋白和N蛋白上抗體結合的部位進行了成像，使用的是COVID-19患者的血清，並建立了該結構的三維計算機模型。他們發現，抗體結合部位在每個樣本中都是一樣的，這使得它成為治療任何已知COVID-19變體患者的潛在標靶。
如果能設計出一種治療方法來靶向N蛋白結合位點，它可能有助於減少炎症和其他對COVID-19的持久免疫反應，特別是在COVID的長期病症者中，這指的是經歷COVID-19癥狀達六周或更長時間的人。
該團隊從RayBiotech Life公司採購了純化的N蛋白，即樣品只含有N蛋白，並將其應用於與Protochips公司合作開發的微芯片。這些微芯片由氮化硅製成，而不是更傳統的多孔碳，它們包含有特殊塗層的薄孔，可以將N蛋白吸引到它們的表面。一旦準備好，樣品就會被閃電冷凍，並通過低溫電子顯微鏡進行檢查。
凱利認為她的團隊將微芯片、更薄的冰樣品和賓夕法尼亞州立大學先進的電子顯微鏡（配備了最先進的探測器，由Direct Electron公司定製）獨特地結合在一起，提供了迄今為止SARS-CoV-2低重量分子的最高分辨率可視化作品。