دانشمندان مؤسسه ملی بهداشت دریافته‌اند که فرآیندی در سلول‌ها ممکن است عفونت SARS-CoV-2 را محدود کند و جهش‌های موجود در انواع آلفا و دلتا بر این اثر غلبه کرده و به طور بالقوه توانایی ویروس را برای انتشار افزایش می‌دهد. یافته ها به صورت آنلاین در مجله منتشر شد مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم. این مطالعه توسط کلی تن هاگن، دکتری، محقق ارشد در موسسه ملی تحقیقات دندانپزشکی و جمجمه صورت (NIDCR) NIH انجام شد.
از زمان شروع همه‌گیری ویروس کرونا در اوایل سال ۲۰۲۰، چندین نوع عفونی‌تر از SARS-CoV-2، ویروسی که باعث COVID-19 می‌شود، پدیدار شد. پس از ویروس اصلی یا نوع وحشی، نوع آلفا که در اوایل سال 2021 در ایالات متحده گسترده شد و متعاقباً نوع دلتا، که رایج ترین سویه در حال گردش است، دنبال شد. انواع جهش‌هایی به دست آورده‌اند که به آنها کمک می‌کند افراد را آلوده کرده و راحت‌تر پخش شوند. بسیاری از جهش‌ها بر پروتئین اسپایک تأثیر می‌گذارند که ویروس از آن برای ورود به سلول‌ها استفاده می‌کند. دانشمندان در تلاش بوده اند تا بفهمند این تغییرات چگونه عملکرد ویروس را تغییر می دهد.
رنا دسوزا، مدیر NIDCR، دکترای DDS، گفت: «در طول همه‌گیری، محققان NIDCR تخصص خود را در علوم بهداشت دهان و دندان برای پاسخ دادن به سؤالات کلیدی در مورد COVID-19 به کار برده‌اند. “این مطالعه بینش جدیدی را در مورد عفونت پذیری بیشتر انواع آلفا و دلتا ارائه می دهد و چارچوبی برای توسعه درمان های آینده ارائه می دهد.”
سطح خارجی SARS-CoV-2 با پروتئین های سنبله ای تزئین شده است که ویروس از آنها برای اتصال به سلول ها و ورود آنها استفاده می کند. با این حال، قبل از اینکه این اتفاق بیفتد، پروتئین سنبله باید با یک سری از بریدگی ها یا شکاف ها توسط پروتئین های میزبان فعال شود که با آنزیم فورین شروع می شود. در انواع آلفا و دلتا، به نظر می رسد جهش در پروتئین سنبله باعث افزایش شکاف فورین می شود، که تصور می شود ویروس را در ورود به سلول ها موثرتر می کند.
مطالعات نشان داده‌اند که در برخی موارد می‌توان با افزودن مولکول‌های قند حجیم – فرآیندی که توسط آنزیم‌هایی به نام GALNTs – در کنار محل برش انجام می‌شود، شکافت پروتئین را کاهش داد. تیم تن هاگن به این فکر افتادند که آیا این اتفاق برای پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 رخ می‌دهد، و اگر چنین است، آیا عملکرد پروتئین را تغییر می‌دهد یا خیر.
برای یافتن این موضوع، دانشمندان اثرات فعالیت GALNT را بر پروتئین سنبله در سلول‌های مگس میوه و پستانداران مطالعه کردند. آزمایشات نشان داد که یک آنزیم، GALNT1، قندها را به پروتئین سنبله نوع وحشی اضافه می کند و این فعالیت باعث کاهش شکاف فورین می شود. در مقابل، جهش‌های پروتئین اسپایک، مانند جهش‌های موجود در انواع آلفا و دلتا، فعالیت GALNT1 را کاهش داده و برش فورین را افزایش می‌دهند. این نشان داد که فعالیت GALNT1 ممکن است تا حدی برش فورین را در ویروس نوع وحشی سرکوب کند، و جهش‌های آلفا و دلتا بر این اثر غلبه کرده و اجازه می‌دهند برش فورین کنترل نشود.
آزمایش‌های بیشتر این ایده را تأیید کرد. محققان سنبله های نوع وحشی یا جهش یافته را در سلول های رشد کرده در ظرف بیان کردند. آنها تمایل سلول ها به ترکیب شدن با همسایگان خود را مشاهده کردند، رفتاری که ممکن است گسترش ویروس را در طول عفونت تسهیل کند. دانشمندان دریافتند که سلول‌هایی که پروتئین جهش‌یافته را بیان می‌کنند، بیشتر از سلول‌های دارای سنبله نوع وحشی با همسایگان ترکیب می‌شوند. سلول‌های دارای سنبله نوع وحشی نیز در حضور GALNT1 کمتر ذوب می‌شوند، که نشان می‌دهد فعالیت آن ممکن است عملکرد پروتئین اسپایک را محدود کند.
تن هاگن گفت: «یافته‌های ما نشان می‌دهد که جهش‌های آلفا و دلتا بر اثر کاهش‌دهنده فعالیت GALNT1 غلبه می‌کنند، که ممکن است توانایی ویروس برای ورود به سلول‌ها را افزایش دهد.
برای اینکه ببینند آیا این فرآیند ممکن است در افراد نیز اتفاق بیفتد، تیم بیان RNA را در سلول های داوطلبان سالم تجزیه و تحلیل کرد. محققان بیان گسترده ای از GALNT1 را در سلول های دستگاه تنفسی تحتانی و فوقانی که مستعد ابتلا به عفونت SARS-CoV-2 هستند، یافتند که نشان می دهد این آنزیم می تواند بر عفونت در انسان تأثیر بگذارد. دانشمندان این نظریه را مطرح کردند که تفاوت های فردی در بیان GALNT1 می تواند بر گسترش ویروس تأثیر بگذارد.
تن هاگن می‌گوید: «این مطالعه نشان می‌دهد که فعالیت GALNT1 ممکن است عفونت‌زایی ویروسی را تعدیل کند و بینشی در مورد اینکه چگونه جهش‌ها در انواع آلفا و دلتا ممکن است بر این امر تأثیر بگذارند، ارائه می‌کند. این دانش می تواند به تلاش های آینده برای توسعه مداخلات جدید کمک کند.
این تحقیق توسط بخش تحقیقات درون دانشگاهی NIDCR پشتیبانی شد. همچنین از برنامه درون دانشگاهی موسسه ملی علوم بهداشت محیطی حمایت شد.