ศึกษาเกี่ยวกับเชื้อไวรัส

ไวรัสหลายชนิดที่ติดเชื้อในมนุษย์ถูกปกคลุมด้วยเยื่อไขมันที่มีไกลโคโปรตีนที่สามารถเชื่อมต่อกับเซลล์ของมนุษย์ได้ ในไวรัส เช่น ไข้หวัดใหญ่ A ซึ่งเข้ามาทางทางเดินหายใจ โปรตีนเหล่านี้คือสไปค์โปรตีนที่จับกับเซลล์เยื่อบุผิวในจมูกและปอดเป็นหลัก ในทางตรงกันข้าม ไวรัสอีโบลาที่มีการติดเชื้อสูงจะแพร่กระจายผ่านการสัมผัสโดยตรงกับของเหลวในร่างกายที่ติดเชื้อ และสามารถเจาะเซลล์ได้หลากหลายประเภท หลังจากบุกรุกเซลล์ของมนุษย์ ไวรัสเหล่านี้จะต้องเปิดรูพรุนระหว่างเยื่อหุ้มไวรัสและเยื่อหุ้มโฮสต์เพื่อปล่อยจีโนมเข้าไปในเซลล์โฮสต์และขยายพันธุ์ เพื่อต่อสู้กับไวรัส ระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์จะพยายามขัดขวางการก่อตัวของฟิวชันรูพรุนในกระบวนการหลายขั้นตอน เซลล์ที่ติดเชื้อจะรับรู้ถึงการมีอยู่ของจีโนมต่างประเทศและส่งสัญญาณในรูปของโมเลกุลอินเตอร์ฟีรอนไปยังเซลล์ที่ยังไม่ติดเชื้อ สัญญาณนี้กระตุ้นเซลล์ที่ไม่ติดเชื้อให้ผลิตโปรตีนในเซลล์ขนาดเล็กที่เรียกว่าโปรตีนทรานส์เมมเบรนที่เหนี่ยวนำด้วยอินเตอร์เฟอรอน 3 (IFITM3) “โปรตีนพิเศษนี้สามารถป้องกันไวรัส เช่น ไข้หวัดใหญ่ A, SARS-CoV-2 และ Ebola ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ไม่ทราบกลไกพื้นฐาน” ดร. Petr Chlanda นักไวรัสวิทยากล่าว ซึ่งคณะทำงานของเขาอยู่ในศูนย์ BioQuant ของมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์กและ ศูนย์วิจัยโรคติดเชื้อเชิงบูรณาการของโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์ก ตอนนี้นักวิจัยสามารถพิสูจน์ได้ว่าสำหรับไวรัสไข้หวัดใหญ่ A IFITM3 เลือกคัดแยกไขมันในเมมเบรนเฉพาะที่ สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้รูพรุนฟิวชั่นเกิดขึ้น "ไวรัสถูกจับในกับดักไขมันอย่างแท้จริง งานวิจัยของเราบ่งชี้ว่าไวรัสจะถูกทำลายในที่สุด" ดร. ชลันดาอธิบาย ในการวิเคราะห์รายละเอียดเชิงโครงสร้างของ ไวรัส ดร. Chlanda และทีมของเขาใช้ประโยชน์จากอุปกรณ์จากเครือข่ายกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอที่ Ruperto Carola ในแนวทางสหวิทยาการ กลุ่มวิจัยที่นำโดย Prof. Dr Ulrich Schwarz จาก BioQuant-Center และ Institute for Theoretical Physics ร่วมกับ Prof. Dr Walter Nickel จาก Heidelberg University Biochemistry Center ได้ทำนายกระบวนการนี้โดยใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ในบริบทของการรักษาด้วยยาต้านไวรัส นักวิจัยเชื่อว่ามีความเป็นไปได้ที่จะพัฒนาเปปไทด์คัดแยกไขมันที่แทรกตัวเองเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ของไวรัส ซึ่งทำให้ไวรัสไม่สามารถหลอมรวมกันของเยื่อหุ้มเซลล์ได้ "เปปไทด์ดังกล่าวสามารถใช้ในสเปรย์ฉีดจมูกได้" เพตเตอร์ ชลันดากล่าว ในการศึกษาครั้งที่สอง นักวิจัยของไฮเดลเบิร์กได้ตรวจสอบการแทรกซึมและการรวมตัวของไวรัสอีโบลา สัณฐานวิทยาของเส้นใยของไวรัสถูกกำหนดโดยซองโปรตีนที่ยืดหยุ่นที่เรียกว่าชั้นโปรตีนเมทริกซ์ VP40 Dr. Chlanda กล่าวว่า "มันทำให้เรางงงวยมาโดยตลอดว่าไวรัสตัวยาวนี้สามารถเจาะเข้าไปในเซลล์ หลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์ และปลดปล่อยจีโนมของมันได้อย่างไร" Dr. Chlanda กล่าว การใช้การวิเคราะห์โครงสร้างของเซลล์ที่ติดเชื้อแต่ไม่ได้ใช้งานซึ่งจัดทำโดยผู้ทำงานร่วมกันจากสถาบัน Friedrich Loeffler ในเมือง Greifswald นักวิจัยค้นพบว่าซองโปรตีนของไวรัสนี้แยกชิ้นส่วนที่ค่า pH ต่ำ เช่น ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการก่อตัวของฟิวชันรูพรุน ดังที่ศาสตราจารย์ Schwarz และ Prof. Nickel ได้แสดงการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพิ่มเติม ในระหว่างขั้นตอนนี้ ปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตของเมทริกซ์ VP40 กับเมมเบรนจะอ่อนลง จึงช่วยลดอุปสรรคด้านพลังงานของการก่อตัวของรูพรุน ผลการวิจัยพื้นฐานของไฮเดลเบิร์กชี้ให้เห็นว่าการปิดกั้นการแยกชิ้นส่วนของชั้นนี้จะเป็นวิธีหนึ่งในการรักษาไวรัสอีโบลาในสถานะที่ไม่อนุญาตให้มีการสร้างรูพรุนฟิวชั่น เช่นเดียวกับไวรัสไข้หวัดใหญ่ A ไวรัสอีโบลาจะถูกล่อให้ติดกับดักซึ่งไม่สามารถหลบหนีได้