Dossier Covid-19

De uitbraak van het coronavirus Covid-19 is officieel een pandemie. Maar de geschiedenis heeft ons geleerd dat juist op die momenten de mensheid tot creatieve oplossingen komt. Daarover bericht Innovation Origins dagelijks in het Dossier Covid-19.

Over de hele wereld werken wetenschappers aan vaccins tegen Covid-19. Wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Biofysica in Frankfurt am Main denken dat de oplossing ligt in de stekelige buitenkant van het coronavirus. Daaraan zou zich een werkzame stof kunnen hechten die het virus uitschakelt.

Het coronavirus dankt zijn naam aan die glycoproteïnes pieken. Dit molecuul steekt uit het virus-omhulsel omhoog als de tanden van een kroon. De onderzoekers willen de structuur van dit eiwit nader te onderzoeken en zo potentiële doelwitten voor antilichamen en remmers te vinden. Precieze informatie over waar en hoe het SARS-CoV-2-virus zou kunnen worden aangevallen, is een belangrijke voorwaarde voor de ontwikkeling van nieuwe vaccins en geneesmiddelen.

Eiwitpieken zowel wapen als achilleshiel

De eiwitpieken zijn het wapen waarmee het coronavirus de cellen aanvalt. Het zet zich voornamelijk aan een receptor op het oppervlak van menselijke cellen vast, genaamd ACE2. Hierdoor kan het virus met het celmembraan versmelten en zijn genetisch materiaal in het binnenste van een cel vrijgeven. Het zijn echter ook deze eiwitpieken die niet alleen het beste wapen van het virus zijn, maar ook zijn “achilleshiel”, zo geloven de wetenschappers van Max Planck.

Door zijn “blootgestelde positie”, d.w.z. door het uitsteken van de virusband, vormt het piekeiwit ook een aanvalspunt voor het immuunsysteem. De onderzoekers leggen uit dat antilichamen het virus kunnen herkennen aan de eiwitpieken, zich eraan kunnen binden en het zo kunnen markeren als een doelwit voor afweercellen. Het virus heeft echter een trucje daarop gevonden. Het gebruikt suikermoleculen om zijn eiwitpieken onzichtbaar te maken voor de immuuncellen.

Suikermantel voor de verdediging

Om dit beschermende schild van suiker uit te schakelen, analyseren de wetenschappers niet alleen het spijkereiwit zelf, maar ook het membraan omhulsel van het virus en het beschermend schild. Op deze manier hopen ze verder te gaan dan de bestaande statische structuren om te berekenen hoe de eiwitten op het virusoppervlak bewegen en hoe ze van vorm veranderen. “Met een nauwkeurigheid die overeenkomt met de grootte van een atoom”.

De berekeningen van dit dynamische model van het eiwit zijn “extreem complex” maar onthullen zelfs de kleinste details van de eiwitstructuur. “Daarvoor hebben we de supercomputers van de Max Planck Society nodig met hun enorme rekenkracht”, legt Gerhard Hummer, directeur van het Max Planck Instituut voor Biofysica, uit.

Het doel van het model is om plekken op te sporen waaraan antilichamen zich op betrouwbare wijze kunnen binden. Deze bindende eigenschappen moeten dan worden vergeleken met die van bestaande medicijnen. Zo kan worden gezocht naar bestaande stoffen die de eiwitpieken kunnen blokkeren. “Natuurlijk is het hergebruiken van geneesmiddelen die al op de markt zijn een veel snellere manier dan het vinden van nieuwe werkzame stoffen en het testen ervan in langdurige klinische proeven”, aldus Hummer.

Dekkingsfoto: oppervlak van het CoV-2-virus. Eén molecuul van het spike eiwit wordt op een doorschijnende manier getoond om de complexe ruimtelijke structuur te benadrukken. © MPI f. Biofysica