ओमाइक्रोन की महामारी का कारण क्या है?

पार्श्वभूमि

ओमाइक्रोन की खोज और विकास

26 नवंबर, 2021 को, WHO ने दक्षिण अफ्रीका में पाए जाने वाले नए कोरोनावायरस वैरिएंट स्ट्रेन B.1.1.1.529 को पांचवें "चिंता के प्रकार" (VOC) के रूप में वर्गीकृत किया और इसका नाम इसके नाम पर रखा।ऑमिक्रॉन. इस म्यूटेंट स्ट्रेन के स्पाइक प्रोटीन में आश्चर्यजनक रूप से 35 म्यूटेशन दिखाई दिए, विशेष रूप से आरबीडी क्षेत्र में 15 म्यूटेशन, जो दुनिया भर के वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित करते हुए, मेजबान कोशिकाओं की वायरस पहचान की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। बाद में,ऑमिक्रॉनतेजी से फैलने की एक मजबूत क्षमता दिखाते हुए, डेल्टा को केवल 2 महीनों में कई देशों में मुख्यधारा के तनाव के रूप में बदल दिया। इसके अलावा, अध्ययनों से पता चला है कि जो लोग स्वाभाविक रूप से संक्रमित या टीका लगाए गए हैं वे अभी भी संक्रमित होंगेऑमिक्रॉन, और उपर्युक्त आबादी के सीरम नमूनों में ओमाइक्रोन को एंटीबॉडी को निष्क्रिय करने के टाइटर्स में काफी कमी आई है, यह दर्शाता है कि उत्परिवर्ती तनाव में एक मजबूत हैप्रतिरक्षाचोरी की क्षमता।

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Tहिंकिंग

Omicron . के बारे में कई सवाल

आणविक तंत्र क्या है जिसके द्वारा संक्रामकता औरप्रतिरक्षाWT और अन्य VOCs की तुलना में Omicron की चोरी में काफी सुधार हुआ है?

में 35 उत्परिवर्तन कैसे करते हैंऑमिक्रॉनस्पाइक प्रोटीन वायरस को प्रभावित करता है?

ओमाइक्रोन के लिए सुरक्षित और प्रभावी टीके और चिकित्सीय दवाएं कैसे तैयार की जानी चाहिए?

25 जनवरी को, इंस्टीट्यूट ऑफ बायोफिजिक्स ऑफ द चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के प्रोफेसर वांग जियांगशी की टीम ने एक ब्लॉकबस्टर लेख प्रकाशित किया, जिसका शीर्षक था "बदली हुई संक्रामकता के संरचनात्मक और कार्यात्मक लक्षण वर्णन औरप्रतिरक्षासेल पत्रिका में SARS-CoV-2 Omicron प्रकार" की चोरी। Omicron स्पाइक ट्रिमर एंटीजन और स्पाइक ट्रिमर और ACE2 रिसेप्टर के जटिल तंत्र का उपयोग संरचनात्मक विश्लेषण और जैव रासायनिक प्रयोगों के माध्यम से उपरोक्त प्रश्नों का उत्तर देने के लिए किया गया था।

इस अध्ययन में, ACROBiosystems ने महत्वपूर्ण अनुसंधान अभिकर्मक प्रदान किए और प्रतिजन अभिव्यक्ति और जैव रासायनिक विश्लेषण में महत्वपूर्ण योगदान दिया। Omicron स्पाइक प्रोटीन संरचना विश्लेषण प्रयोग में, परियोजना ने ACROBiosystems द्वारा उत्पादित स्पाइक ट्रिमर प्रोटीन (Cat.No.SPN-C52Hz) का विकास और उपयोग किया।

01. ओमाइक्रोन स्पाइक ट्रिमर ने स्थिरता को बढ़ाया

शोधकर्ताओं ने सबसे पहले इन विट्रो में पुनः संयोजक द्वारा प्रीफ्यूजन अवस्था में ओमाइक्रोन स्पाइक ट्रिमर को व्यक्त किया और सामान्य शारीरिक पीएच 7.5 और एंडोसोम पीएच 5.5 (चित्रा 1) पर क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके स्पाइक ट्रिमर की संरचना का विश्लेषण किया। संरचना से पता चलता है कि दो पीएच वातावरण में ओमिक्रॉन स्पाइक प्रोटीन की स्थानिक संरचना लगभग समान है, "अप" संरचना में एक आरबीडी और "डाउन" संरचना में दो आरबीडी, जबकि डब्ल्यूटी और अन्य वीओसी उपभेदों के स्पाइक ट्रिमर उपरोक्त के अतिरिक्त है इस स्थानिक स्थिति में, "डाउन" संरचना में तीन आरबीडी भी हैं।

Figure 1. Spatial 3D structure of Omicron Spike Trimer at pH 7.5 and pH 5.5

दो उत्परिवर्ती स्पाइक प्रोटीन, ओमाइक्रोन और डेल्टा की संरचनाओं की तुलना करके, यह पाया गया कि क्योंकि ओमाइक्रोन स्पाइक प्रोटीन पर नई उभरी उत्परिवर्तन साइट ने "अप" संरचना आरबीडी और "डाउन" संरचना आरबीडी के बीच हाइड्रोफिलिक और हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन में वृद्धि की है। , ये दो इस रचना के आरबीडी अंतरिक्ष में करीब हैं और एक बड़ा अंतःक्रियात्मक क्षेत्र है, जो ओमाइक्रोन स्पाइक प्रोटीन की केवल एक स्थानिक संरचना राज्य के अस्तित्व के लिए एक स्पष्टीकरण प्रदान करता है। इसके अलावा, Omicron स्पाइक ट्रिमर में विभिन्न मोनोमर्स के S1 और S2 सबयूनिट्स का इंटरेक्शन क्षेत्र बड़ा है, जिससे स्पाइक ट्रिमर की समग्र संरचना अधिक "कॉम्पैक्ट" दिखाई देती है, और प्रोटीन की स्थिरता में सुधार होता है। इतना ही नहीं, जैव रासायनिक प्रयोगों के परिणामों से यह भी पता चला कि ओमाइक्रोन स्पाइक प्रोटीन की थर्मल स्थिरता डब्ल्यूटी और डेल्टा स्पाइक प्रोटीन (चित्रा 2) की तुलना में अधिक थी।

Figure 2. Spike Trimer stability of Omicron is higher than WT and Delta

स्पाइक प्रोटीन की बढ़ी हुई स्थिरता से रिसेप्टर ACE2 को पहचानने की क्षमता बढ़ जाती है, लेकिन यह मेजबान कोशिका झिल्ली के साथ वायरल लिफाफे के बाद के संलयन की दक्षता को भी कम कर देता है। इन विट्रो में ट्रिप्सिन और एसीई 2 को जोड़कर विभिन्न उपभेदों के स्पाइक प्रोटीन का इलाज किया गया था, और प्रीफ्यूजन संरचना से परिवर्तित ओमाइक्रोन स्पाइक प्रोटीन का अनुपात जो रिसेप्टर एसीई 2 को पोस्टफ्यूजन संरचना में पहचानता है जो झिल्ली संलयन को मध्यस्थ इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा देखा गया था, जो था WT और डेल्टा स्पाइक प्रोटीन की तुलना में कम। (छवि 3)।

Figure 3. In vitro addition of Trypsin and ACE2 to the Spike protein in the Prefusion conformation

02. कक्षा 5 एंटीबॉडी द्वारा ओमाइक्रोन न्यूट्रलाइजेशन गतिविधि में कमी आई

पिछली साहित्य रिपोर्टों के अनुसार, कई FDA-अनुमोदित व्यावसायीकृत COVID-19 एंटीबॉडी को निष्क्रिय करने वाले रेजेनरॉन के REGN10933 और REGN10987 जैसे ओमिक्रॉन म्यूटेंट के खिलाफ अपनी न्यूट्रलाइज़िंग गतिविधि लगभग खो चुके हैं; एली लिली का LY-CoV555 और LY-CoV016; एस्पेन लिकांग का AZD1061 और AZD8895। संरचनात्मक विश्लेषण के माध्यम से, यह पाया गया कि ओमाइक्रोन स्पाइक प्रोटीन के एनटीडी और आरबीडी क्षेत्रों में नए अमीनो एसिड विलोपन या उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप एंटीजेनिक एपिटोप में बड़े बदलाव हुए, जिसके परिणामस्वरूप ओमाइक्रोन के खिलाफ कई न्यूट्रलाइजिंग एंटीबॉडी की गतिविधि को निष्क्रिय करने का नुकसान हुआ, जैसे कि RBD पर S477N और T478K। , E484K, Q493R, G496S, Q498R, N501Y, Y505H, आदि।

acteoside in cistanche (2)

प्रतिरक्षा में cistamche

पिछले अध्ययनों ने सार्स-सीओवी के परिसरों की संरचना का विश्लेषण करके आरबीडी पर अलग-अलग एंटीजन-बाइंडिंग एपिटोप्स के अनुसार I-VI वर्गों में न्यूट्रलाइजिंग एंटीबॉडी को वर्गीकृत किया है -2 एंटीबॉडी और आरबीडी एंटीजन को निष्क्रिय कर रहे हैं जिन्हें हल किया गया है। पीडीबी डेटाबेस। इस अध्ययन में, इन 6 वर्गों के कुल 18 एंटीबॉडी का परीक्षण WT और ओमाइक्रोन स्यूडोवायरस को बेअसर करने की उनकी क्षमता के लिए किया गया था। परिणामों से पता चला कि यद्यपि कक्षा V प्रतिरक्षी की निष्प्रभावी गतिविधि कमजोर थी, यह ओमाइक्रोन उत्परिवर्तन से बहुत अधिक प्रभावित नहीं था, जबकि एंटीबॉडी के शेष 5 वर्गों का ओमाइक्रोन पर बहुत कम प्रभाव था। की बेअसर करने की क्षमताऑमिक्रॉनडब्ल्यूटी की तुलना में काफी कम था, जिसने यह भी बताया कि ओमाइक्रोन के खिलाफ वाणिज्यिक तटस्थ एंटीबॉडी की तटस्थ गतिविधि को बहुत कम क्यों किया गया था (छवि 4)।

cistanche and tongkat ali in immunity

सिस्टैंच और टोंगकट अलीमेंरोग प्रतिरोधक शक्ति

शोधकर्ताओं ने -कोरोनावायरस के स्पाइक प्रोटीन अनुक्रम का भी विश्लेषण किया जो मेजबान कोशिकाओं को पहचानने और संक्रमित करने के लिए ACE2 का उपयोग करते हैं और पाया कि 11 संरक्षित अमीनो एसिड ACE2 के लिए बाध्यकारी हैं, और इन अमीनो एसिड को I-IV समूहों में विभाजित किया जा सकता है। समूह I में 6 अत्यधिक संरक्षित अमीनो एसिड G447, Y453, N487, Y489, T500, G502 शामिल हैं; समूह II में समान गुणों वाले 5 अमीनो एसिड शामिल हैं Y449/F/H, F456/L, Y473/F, F486/L, और Y505H, समूह III में 5 कम संरक्षित अमीनो एसिड G446/S/T, L455/S/Y शामिल हैं। A475/P/S, G476/D और G496/S, समूह IV में 5 अत्यधिक परिवर्तनशील अमीनो एसिड K417/V/N/R/T, E484/K/P/Q/V/A, Q493/N/E/ शामिल हैं। आर/वाई, क्यू498/वाई/एच/आर और एन501/वाई/टी/डी/एस (चित्र 6)। उनमें से, समूह I-II में कुछ अमीनो एसिड होते हैं, और यह अनुमान लगाया जाता है कि अमीनो एसिड के ये दो समूह ACE2 को पहचानने और स्पाइक प्रोटीन के गठनात्मक स्थिरता को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं, जबकि समूह III-IV में अमीनो एसिड। VOC में उत्परिवर्तन होता है। अब तक रिपोर्ट किए गए कुछ न्यूट्रलाइज़िंग एंटीबॉडी, जैसे कि XGv47, A23-58.1, और S2K146, समूह I-II के अमीनो एसिड एपिटोप्स को पहचानते हैं, इसलिए ये न्यूट्रलाइज़िंग एंटीबॉडी स्पाइक प्रोटीन के लिए बाध्य करने के लिए ACE2 के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं, और एंटीजन-बाइंडिंग एपिटोप्स अत्यधिक संरक्षित हैं, ओमाइक्रोन और संभावित नए कोरोनावायरस उत्परिवर्ती उपभेदों के उपचार और रोकथाम के लिए एंटीबॉडी की एक नई पीढ़ी बनने की उम्मीद है।

Figure 4. Detection results of neutralizing activity of class I-VI antibodies against Omicron mutant strains

03. संरक्षित क्षेत्रों का उपयोग नई पीढ़ी के एंटीबॉडी के विकास की दिशा के रूप में किया जा सकता है

शोधकर्ताओं ने एसपीआर विधि का उपयोग ओमाइक्रोन आरबीडी प्रोटीन की एसीई2 के प्रति आत्मीयता का पता लगाने के लिए किया और पाया कि परिणाम डब्ल्यूटी आरबीडी की तुलना में 2.8 गुना अधिक था। ओमाइक्रोन स्पाइक ट्रिमर और एसीई2 की त्रि-आयामी संरचना का विश्लेषण करके, यह पाया गया है कि ओमाइक्रोन स्पाइक प्रोटीन पर "अप" संरचना में दो आरबीडी हैं जो दो एसीई2 से बंधते हैं। ओमाइक्रोन के अमीनो एसिड एक अंतःक्रिया बनाते हैं, जो स्पाइक की एफ़िनिटी को ACE2 तक बढ़ा सकता है, लेकिन K417N और E484 म्यूटेशन की उपस्थिति स्पाइक के ACE2 के बंधन को कम कर देती है, इसलिए कुल मिलाकर, अन्य उत्परिवर्ती उपभेदों की तरह, ओमाइक्रोन के स्पाइक प्रोटीन में एक बढ़ी हुई आत्मीयता होती है। ACE2 के लिए (चित्र 5)।

Figure 5. Structural analysis of the complex between Omicron Spike protein and ACE2

चित्रा 5. Omicron स्पाइक प्रोटीन और ACE2 . के बीच परिसर का संरचनात्मक विश्लेषण

Figure 6. Classification of amino acids involved in binding to ACE2 on Spike protein of betacoronavirus

निष्कर्ष

इस अध्ययन में, क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग ओमाइक्रोन स्पाइक ट्रिमर के तंत्र और स्पाइक ट्रिमर और एसीई 2 के बीच के परिसर का विश्लेषण करने के लिए किया गया था, और संरचनात्मक विश्लेषण और जैव रासायनिक प्रयोगों के माध्यम से ओमाइक्रोन की बढ़ी हुई संक्रामकता और प्रतिरक्षा भागने के आणविक तंत्र को समझाया गया था। अत्यधिक संरक्षित एंटीजन-बाइंडिंग एपिटोप्स के उपरोक्त दो समूह व्यापक-स्पेक्ट्रम टीकों के डिजाइन और दवाओं को बेअसर करने के लिए एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करते हैं।

COVID-19 के प्रकोप के बाद से, ACROBiosystems महामारी के विकास का बारीकी से अनुसरण कर रहा है और अधिकांश वैज्ञानिक अनुसंधान समूहों और वैक्सीन और चिकित्सीय एंटीबॉडी R&D कंपनियों के लिए सक्रिय रूप से उच्च गुणवत्ता वाले उत्पाद और सेवाएं प्रदान करता है। ओमाइक्रोन के प्रकट होने के बाद, प्रासंगिक शोध के लिए आवश्यक एंटीजन की एक श्रृंखला को सफलतापूर्वक व्यक्त करने और उत्पादन करने में केवल 10 दिन लगे।

इस अध्ययन में, ACROBiosystems ने महत्वपूर्ण अनुसंधान अभिकर्मक प्रदान किए और प्रतिजन अभिव्यक्ति और जैव रासायनिक विश्लेषण में महत्वपूर्ण योगदान दिया। Omicron स्पाइक प्रोटीन संरचना विश्लेषण प्रयोग में, ACROBiosystems द्वारा उत्पादित आधिकारिक स्पाइक ट्रिमर प्रोटीन (Cat.No. SPN-C52Hz) का उपयोग परियोजना विकास में किया गया था।

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