Wie Influenza entwickelt - und wie man es davon abhält

Wenn Sie sich nach der Impfung mit der Grippe anstecken, aktiviert Ihr Körper eine Immunantwort, die Sie daran hindert, krank zu werden. Dies kann jedoch dazu führen, dass das Virus in eine etwas andere Form wechselt - eine, die möglicherweise infektiöser ist.
Eine neuartige Untersuchung von MIT zeigt den Mechanismus, der für dieses Phänomen verantwortlich ist, bekannt als antigene Drift. Die Studie wurde von der National Institutes of Health und der Singapore-MIT-Allianz für Forschung und Technologie finanziert und erscheint in der Online-Ausgabe von Scientific Reports, einer Open-Access-Zeitschrift von Natur.
Die Kette von Aminosäuren, die virales Protein Hämagglutinin erzeugen, wurde von den Forschern unter der Leitung von Ram Sasisekharan untersucht. Das Team identifizierte, welche Aminosäuren am wahrscheinlichsten auf Mutationen treffen, die die Fähigkeit des Virus, neue Wirte zu infizieren, erhöhen.
"Dieses Wissen könnte den Grippeimpfstoff-Designern helfen, Impfstoffe herzustellen, die nicht die Evolution von fitteren Viren induzieren", erklärte Sasisekharan, der Edward Hood Taplin Professor für Gesundheitswissenschaften und Technologie und Bioingenieurwesen am MIT, Direktor der Harvard-MIT-Abteilung von Gesundheitswissenschaften und Technologie und leitender Autor des Berichts.
Da neue Influenza-Stämme ständig auf der ganzen Welt auftreten, findet die Weltgesundheitsorganisation neue Stämme, die in den saisonalen Grippeimpfstoff aufgenommen werden sollten, der jedes Jahr neu formuliert wird.
Influenza-Impfstoffe rufen die Bildung von Antikörpern hervor, die auf einen Teil des Hämagglutinin (HA) -Proteins zielen, der als antigene Stelle bekannt ist. Im Jahr 2009 haben Sasisekharan und die Forscher des Nationalen Instituts für Allergie und Infektionskrankheiten (NIAID) aufgedeckt, dass sich Viren, wenn sie auf solche Antikörper treffen, zu einem leicht veränderten Stamm entwickeln können. Dieser neue Stamm kann sich dann auf nicht geimpfte Individuen ausbreiten.
Einige neue Stämme sind infektiöser, weil sie stärker an Rezeptoren binden, die auf den Oberflächen von Zellen im Respirationstrakt von potentiellen Grippepatienten gefunden werden. Diese Entdeckung verblüffte die Forscher als die antigene Stelle, an der die Mutationen stattfanden, ist ein langer Weg von der HA-Stelle, an der die Rezeptoranheftung stattfindet.
Das Team entschied, das Geheimnis zu lüften, indem es die Wechselwirkungen zwischen den Aminosäuren, die virales Hämagglutinin bilden, untersucht.
Wie alle Proteine ??ist HA aus einem langen Netzwerk von Aminosäuren aufgebaut. Diese Netzwerke mutieren zu komplexen Strukturen, die durch die Wechselwirkungen zwischen Aminosäuren bestimmt werden. Die Forscher verwendeten eine Methode namens Netzwerkanalyse, um zu analysieren, wie jede Aminosäure mit jeder anderen Aminosäure im Protein interagiert, was durch elektrische Ladungen sowie zusätzliche Eigenschaften von Atomen in den Aminosäuren bestimmt wird.
Das resultierende Modell lieferte Daten darüber, wie stark jede Aminosäure mit anderen Aminosäuren im Protein verbunden ist. Das Team konzentrierte sich auf Aminosäuren in der antigenen Stelle und entdeckte, dass je stärker sie mit Aminosäuren in der Rezeptorbindungsregion verbunden waren, desto wahrscheinlicher war, dass die Aminosäuren die Rezeptorbindungsaffinität bei der Mutation änderten. Zusätzlich fanden sie heraus, dass Aminosäuren, die in der Antigenregion schwach verbunden waren, die Rezeptorbindung bei Mutation nicht veränderten. Diese Ergebnisse bieten neue Einblicke in den Mechanismus, wie der Selektionsdruck als Ergebnis der Impfung dazu beitragen kann, dass sich das Virus durch die Erzeugung besser bindender HA-Proteine ??zu einem infektiösen Stamm entwickelt.
Laut der früheren MIT / NIAID-Untersuchung gilt: Je mehr Personen sich geimpft haben, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich diese neuen Mutationen in der Bevölkerung ausbreiten. Sasisekharan erklärt:

"Eine unvollständige Impfung könnte viele dieser Probleme verursachen und daher sind wirksame Impfungen der Schlüssel zur Begrenzung der Drift.
Jetzt da es einen Weg gibt, vorherzusagen, welche Aminosäuren am wahrscheinlichsten in eine ansteckendere Form mutieren, könnten Impfstoffdesigner Impfstoffe erzeugen, die solche Mutationen nicht provozieren. Dieses Verständnis der Beziehung zwischen der antigenen Stelle und der Rezeptorbindungsstelle könnte zu den derzeitigen Methoden der Impfstoffauswahl und Impfstoffdesigns hinzugefügt werden, um die Drift zu begrenzen.

Weitere Untersuchungen von zirkulierenden Influenza-HA-Sequenzen können möglicherweise die Entwicklung idealer Impfstoffe für jede Grippesaison beschleunigen und unterstützen.
Geschrieben von Grace Rattue