что такое ген кодирующий s белок
Спайк-белок коронавируса сам по себе вызвал нарушения свертываемости крови
Lize M. Grobbelaar et al. / medRxiv, 2021
Биологи провели микроскопические исследования образцов крови здоровых людей с добавленным спайковым белком коронавируса и без него, а также пациентов, больных ковидом. Исследователи заметили, что добавление в кровь свободного S-белка вызывало формирование амилоидных сгустков и изменения формы клеток крови. Кроме того, ученые смоделировали ток плазмы в сосудах и экспериментально показали, что у пациентов с ковидом он может быть сильно затруднен. Препринт статьи опубликован на портале medRxiv.
Вызываемую SARS-Cov-2 инфекцию можно охарактеризовать беспрецедентными для других респираторных инфекций патологиями. Среди них – нарушения свертываемости крови (коагулопатии), которые могут приводить либо к кровотечениям, либо тромбозам. Связывание спайкового S-белка с рецепторами в момент проникновения вируса в клетку может вызывать клеточные патологии, но само по себе не может объяснить такую распространенность коагулопатии у пациентов. Однако S-белок путешествует в организме и сам по себе отдельно от вируса, высвобождаясь из инфицированных клеток: его, например, находили в мочеиспускательном канале. Частицы этого белка также могут проникать сквозь гематоэнцефалический барьер.
Ученые из Университета Стелленбоша под руководством Итерезии Преториус (Etheresia Pretorius) изучили способность частиц S-белка взаимодействовать напрямую с тромбоцитами и белком фибриногеном, вызывая в нем изменения и, как следствие, нарушения свертываемости крови. Сначала исследователи при помощи флуоресцентной микроскопии проверили, накапливаются ли аномальные амилоидные комплексы в плазме здоровых людей с добавлением частиц S-белка и без них. В образцы с добавлением одного нанограмма на миллилитр S-белка добавляли тромбин (активатор коагуляции) и делали микрофотографии. В тех образцах, куда попал вирусный белок, формировались более плотные фибриновые сгустки. В образцах цельной крови спайковый белок вируса вызывал гиперактивацию тромбоцитов.
Плазма здоровых людей без добавления спайк-белка (А) и с ним (В). После добавления тромбина в образцах с S-белком формируются более плотные сгустки.
Поствакцинальный иммунитет к Коронавирусу
При введении вакцины в организм человека попадают отдельные белки вируса (безопасная часть), стимулирующие синтез антител еще до контакта с вирулентным микроорганизмом. При правильной реакции иммунитета на вакцинацию или вирусное вторжение в организме вырабатывается достаточный уровень иммуноглобулинов для дальнейшей защиты.
Вакцинальные препараты, зарегистрированные в 2020 году, содержат ген гликопротеина S. Спустя время у привитых людей ожидается появление антител, специфичных к S-протеину SARS-CoV-2. С учетом этого напряженность (степень защиты) поствакцинального иммунитета определяют при помощи теста на антитела класса IgG к спайковому (S) белку коронавируса.
Что представляет собой спайковый протеин (S)?
Одним из 4-х структурных белков коронавирусной оболочки является спайковый (spike — S). Именно он придает коронообразное очертание («шипики») этой вирусной частице. Хорошо рассмотреть его можно при электронной криомикроскопии. Протеин S обеспечивает проникновение вируса в клеточные структуры, что приводит к заражению.
Формирование иммунного ответа
После проникновения вирулентного агента в организм, иммунитет инициирует выработку иммуноглобулинов. Они необходимы для распознавания и связывания потенциально опасных антигенов. Если человек заболел недавно, во время острой стадии инфицирования в его организме первыми синтезируются IgM-антитела. Спустя 2-3 недели в ответ на антигенный стимул синтезируются антитела класса IgG.
Особенно активный ответ иммунитета вызывают 2 иммуногенных протеина коронавируса:
Для тех, кто провакцинировался и хочет проверить эффективность проведенной процедуры, целесообразно выбрать тип теста, который определяет антитела к спайковому (S) антигену вируса.
Механизм действия вакцины «Спутник V»
«Спутник V» — это российская вакцина с двухвекторной структурой. Вирусные векторы не способны размножаться и провоцировать заболевание. Но с их помощью можно доставить внутрь клетки вирусный генетический материал. Когда вектор с геном, кодирующим спайковый протеин, оказывается внутри человеческой клетки, начинается выработка S-белка.
Иммунитет человека, получившего вакцину, синтезирует иммуноглобулины класса G к антигену белка Spike SARS-CoV-2. Если в будущем такое лицо окажется в зоне воздействия коронавирусной инфекции, то в его крови уже будут присутствовать антитела. Именно они являются показателями поствакцинального иммунитета. После применения российского препарата судить об иммунитете можно после введения 2-х доз вакцины с интервалом в 21 день.
Оценка поствакцинального иммунного ответа
Антитела, нейтрализующие активность коронавируса, препятствуют связыванию гликопротеина S с ACE2. Последний является мембранным белком человека, который служит рецептором и точкой входа для коронавируса. RBD — структурный домен гликопротеина S принимает в этом непосредственное участие. Когда антитела его связывают, то контакт вируса с мембранным белком ACE2 блокируется.
Защищают от COVID не любые IgG-антитела, а именно анти-RBD. Даже после перенесенной болезни их может быть недостаточно в организме. Или же они могут полностью исчезнуть через полгода после инфицирования. Для оценки реальной устойчивости к COVID у пациента на момент тестирования, необходимо использовать только тест-системы нового поколения, которые выявляют наличие нейтрализующих антител к RBD (Anti-SARS-CoV-2).
В результате исследования можно подтвердить или опровергнуть наличие защитных свойств приобретенного иммунитета. А также такой тест позволяет увидеть динамику роста нейтрализующих антител к RBD и оценить степень защиты поствакцинального иммунитета. Для динамического наблюдения за показателями иммунитета рекомендуется выполнять исследование в одной лаборатории и по одной технологии.
В нашей клинике Вы можете сдать все анализы, в том числе и на АТ к новой Коронавирусной инфекции. Посмотреть цены
Генетические варианты SARS-CoV-2: что они означают?
В ходе пандемии, вызванной коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), клинические и научные сообщества и системы общественного здравоохранения были вынуждены реагировать на новые генетические варианты вируса. Каждый новый вариант вызвал шквал внимания со стороны средств массовой информации, различные реакции научного сообщества и призывы правительств либо «сохранять спокойствие», либо принять немедленные контрмеры. Хотя многие ученые первоначально скептически относились к значимости мутации D614G, появление нового «британского варианта» — линии B.1.1.7 — вызвало широкую озабоченность. Чтобы понять, какие именно варианты вызывают обеспокоенность и почему, необходимо разобраться в эволюции вируса и геномной эпидемиологии SARS-CoV-2.
Дорогие коллеги, компания BestDoctor ищет среди наших подписчиков людей на позиции врача-консультанта, врача-куратора и врача-терапевта для онлайн-консультаций.
Мутации, варианты и распространение
Мутации возникают как естественный побочный продукт репликации вирусов [1]. Частота мутаций у РНК-вирусов обычно выше, чем у ДНК-вирусов. Однако у коронавирусов происходит меньше мутаций, чем у большинства других РНК-вирусов, потому что они кодируют фермент, который исправляет некоторые ошибки, возникающие во время репликации. Как правило, судьба вновь возникшей мутации определяется естественным отбором. Частота тех мутаций, которые дают вирусу конкурентное преимущество в отношении репликации, распространения или ухода от иммунитета, будет увеличиваться, а те, которые снижают приспособленность вируса, склонны отбраковываться из популяции циркулирующих вирусов. Однако частота мутаций также может увеличиваться и уменьшаться в результате случайных событий. Например, «эффект основателя» возникает, когда в ходе распространения ограниченное число отдельных вирусов создает новую популяцию. Мутации, присутствующие в геномах этих вирусов-предков, будут доминировать в популяции независимо от их влияния на приспособленность. Такое же взаимодействие естественного отбора и случайных событий формирует эволюцию вируса внутри хозяев, в различных сообществах и странах.
Хотя термины «мутация», «вариант» и «штамм» при описании эпидемиологии SARS-CoV-2 часто используются как взаимозаменяемые, важно понимать различия между ними. Термин «мутация» относится к фактическому изменению последовательности (ДНК или белка): D614G обозначает замену аспарагиновой кислоты на глицин в положении 614 гликопротеина шиповидных отростков (S-белка). Геномы, последовательности которых различаются, часто называют вариантами. Этот термин несколько менее точен, поскольку два варианта вируса могут отличаться одной или несколькими мутациями. Строго говоря, вариант — это штамм, обладающий явно отличающимся фенотипом (например, различиями в антигенности, трансмиссивности или вирулентности).
Оценка нового варианта SARS-CoV-2 должна включать в себя ответы на следующие вопросы: достиг ли вариант доминирующего положения в результате естественного отбора или случайных событий? Если имеющиеся данные свидетельствуют о естественном отборе, то какие мутации подверглись отбору? Каково адаптивное преимущество этих мутаций? Какое влияние эти мутации оказывают на трансмиссивность и распространение, антигенность или вирулентность?
Мутация D614G S-белка
Мутация D614G гликопротеина шиповидных отростков (S-белка) SARS-CoV-2 была впервые обнаружена на значительном уровне в начале марта 2020 года и в течение следующего месяца достигла глобального доминирования [2]. По-видимому, изначально мутация возникла независимо и одновременно распространилась по нескольким географическим регионам. Эта очевидная конвергентная эволюция наводит на мысль о естественном отборе и адаптивном преимуществе D614G. Однако при последующих секвенированиях мутация D614G была выявлена в вирусах, которые были распространены в нескольких китайских провинциях в конце января. Это свидетельствует в пользу того, что глобальное распространение этой мутации могло быть результатом случайных событий с «эффектом основателя», когда вирусы, несущие 614G, просто инициировали большинство ранних случаев передачи в нескольких местах.
Такая правдоподобная нулевая гипотеза заставила многих в эволюционном сообществе усомниться, что мутация D614G была адаптивной, несмотря на данные, полученные in vitro, которые показывают ее влияние на связывание с рецепторами. Недавний популяционно-генетический и филодинамический анализ более 25 000 последовательностей из Великобритании показал, что вирусы, несущие 614G, по-видимому, действительно распространяются быстрее и дают начало более крупным филогенетическим кластерам, чем вирусы, несущие 614D [3]. Величина эффекта в данном анализе была умеренной, и различные модели не всегда достигали статистической значимости. Совсем недавно дополнительное исследование на животных показало, что вирусы, несущие 614G, передаются более эффективно [4, 5].
Мутация N453Y S-белка и норки
Тревожные вспышки SARS-CoV-2 начали происходить на норковых фермах в Нидерландах и Дании в конце весны и начале лета 2020 года [6]. Геномные и эпидемиологические исследования ранней вспышки в Нидерландах показали передачу вируса от человека к норке, от норки к норке и от норки к человеку [7]. В начале ноября 2020 года датские власти сообщили о 214 случаях заболевания человека коронавирусной инфекцией (COVID-19), связанных с норковыми фермами. Многие последовательности SARS-CoV-2 в Нидерландах и Дании несли мутацию Y453F в рецептор-связывающем домене S-белка, которая может усиливать его способность связываться с АПФ2 (ангиотензинпревращающим ферментом 2) у норок. У одиннадцати человек, заразившихся во время датской вспышки, обнаружен вариант вируса под названием «кластер 5», несущий в гене S-белка три дополнительные мутации (del69_70, I692V и M1229I). Первоначальное исследование девяти образцов сыворотки выздоравливающих людей показало умеренное и статистически значимое снижение нейтрализующей активности антител против вирусов из кластера 5 (в среднем в 3,58 раза; диапазон 0–13,5). Очевидная адаптация SARS-CoV-2 к норке, тем не менее, вызывает беспокойство, поскольку продолжающаяся эволюция вируса в организме животных-носителей потенциально может привести к повторным передачам нового SARS-CoV-2 от норки к человеку и другим млекопитающим. По этой причине многие страны активизировали усилия по эпиднадзору и в некоторых случаях осуществили крупномасштабные выбраковки (то есть выборочный забой) норок на фермах.
Линия B.1.1.7 и мутация N501Y
Линия B.1.1.7 (также называемая 501Y.V1) представляет собой филогенетический кластер, который быстро распространяется на юго-востоке Англии [8] (Рисунок). До его обнаружения в начале сентября эта линия накопила 17 специфических мутаций, что свидетельствует о значительной предшествующей эволюции, возможно, в хронически инфицированном хозяине. По состоянию на 28 декабря 2020 года на этот вариант приходилось примерно 28 % случаев заражения SARS-CoV-2 в Англии, и популяционно-генетические модели позволяют предположить, что данная линия распространяется на 56 % быстрее других. В отличие от D614G, для которой, вероятно, могли быть выгодными ранние случайные события, линия B.1.1.7 распространилась, когда SARS-CoV-2 выявлялся уже повсеместно, и, по-видимому, достигла доминирующего положения, превзойдя существующую популяцию циркулирующих вариантов. Это убедительно говорит о естественном отборе вируса с большей трансмиссивностью на популяционном уровне. В то время как меры общественного здравоохранения, такие как маски, соблюдение дистанции и ограничение больших скоплений людей, должны оставаться эффективными, но борьба с более трансмиссивным («более заразным») вариантом, вероятно, потребует более строгого применения и повсеместного принятия этих мер.
Восемь мутаций линии B.1.1.7 затрагивают гликопротеин шиповидных отростков (S-белок), в числе которых N501Y в рецептор-связывающем домене, делеция 69_70 и P681H в сайте расщепления фурином. Все эти мутации могут влиять на связывание АПФ2 и репликацию вируса. Предполагается, что варианты с заменой 501Y в S-белке обладают более высоким сродством к АПФ2 человека. Другой вариант, также с мутацией N501Y, быстро распространяется в Южной Африке. Влияние этих мутаций на антигенность в настоящее время не ясно.
Иммуногенность и эффективность вакцины
Наблюдение за вариантами SARS-CoV-2 в основном сосредоточено на мутациях в гликопротеине шиповидных отростков (S-белке), который опосредует прикрепление к клеткам и является основной мишенью нейтрализующих антител. Существует большой интерес к тому, способствуют ли мутации в S-белке ускользанию от антител хозяина и могут ли они потенциально поставить под угрозу эффективность вакцин, поскольку в современных вакцинах именно S-белок является основным вирусным антигеном. На данном этапе строгий отбор вариантов на уровне популяции, вероятно, не обусловлен антителами хозяина, поскольку на данный момент нет достаточного количества иммунных индивидов для систематического продвижения эволюции вируса в каком-либо определенном направлении. Напротив, если у варианта в S-белке есть одна или несколько мутаций, повышающих трансмиссивность, он может быстро превзойти и вытеснить другие циркулирующие варианты. Поскольку современные вакцины вызывают иммунный ответ на весь S-белок, все еще есть надежда на эффективную защиту, несмотря на некоторые изменения в антигенных участках у различных вариантов SARS-CoV-2.
Разделение причины и следствия важно при оценке данных по нейтрализации антителами вариантов S-белка. Независимо от причины отбора мутации, разумно ожидать, что многие мутации в S-белке могут повлиять на нейтрализацию антителами. Поэтому важно учитывать как уровень изменения нейтрализации, так и количество проанализированных образцов сыворотки. Другая проблема заключается в том, что вирусные гликопротеины подвержены эволюционным компромиссам. Иногда мутация, усиливающая одно свойство вируса, например, связывание с рецептором, может ослабить другое свойство, такое как избегание антител хозяина. Действительно, недавние данные указывают на то, что это может иметь место в случае D614G [10]. Возможно, что мутации в S-белке, которые «полезны» для вируса прямо сейчас, также могут сделать его менее приспособленным к преодолению популяционного иммунитета в будущем. Определение этой динамики и ее потенциального влияния на эффективность вакцин потребует широкомасштабного мониторинга эволюции SARS-CoV-2 и иммунитета хозяина в течение длительного времени.
Что такое ген кодирующий s белок
Количественная оценка антител класса IgG к спайковому (S) белку возбудителя новой коронавирусной инфекции позволяет судить о наличии поствакцинального иммунитета к COVID-19. Можно отслеживать динамику уровня антител и оценить, насколько меняется со временем устойчивость иммунного ответа к COVID-19. «Спутник V» — двухкомпонентная вакцина против COVID-19, содержащая ген S-белка коронавируса, в отношении которого вырабатываются антитела. Оценку поствакцинального иммунитета целесообразно проводить не ранее чем через 21 день после введения второго компонента вакцины.
Коронавирусная инфекция, ковид.
SARS-CoV-2 Spike IgG.
ОЕ/мл (относительная единица на миллилитр), BAU/мл (единиц, связывающих антител, на миллилитр).
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Венозную, капиллярную кровь.
Как правильно подготовиться к исследованию?
Общая информация об исследовании
Данное исследование позволяет определить концентрацию в крови IgG-антител к спайковому (S) белку коронавируса COVID-19.
С момента попадания вируса в организм начинают вырабатываться иммуноглобулины, или антитела, которые распознают и связывают чужеродные антигены. Первыми вырабатываются IgM-антитела, они служат маркером ранней стадии болезни или острого периода. IgG-антитела постепенно вырабатываются через 2-3 недели от начала заболевания и циркулируют в кровеносном русле. После перенесенной инфекции образуются IgG-антитела к нуклеокапсидному белку (N). Антитела к S-белку образуются как после перенесенного заболевания, так и после вакцинации.
Количественное исследование позволяет оценить не только наличие или отсутствие антител к S-белку коронавируса SARS‑CoV‑2, но и также определить их уровень, что дает возможность оценить напряженность иммунитета и динамику роста антител.
Для чего используется исследование?
Когда назначается исследование?
Антитела к RBD домену S1 белка вируса SARS- CoV-2, IgG
Наиболее частыми клиническими симптомами данной инфекции являются: повышение температуры тела, кашель, одышка, утомляемость, ощущение тяжести в грудной клетке.
В ответ на заражение организм вырабатывает антитела различных классов. Именно их обнаружение позволяет установить факт инфицирования даже у бессимптомных пациентов.
Первыми вырабатываются IgM-антитела, по их наличию можно судить о том, что человек недавно был инфицирован вирусом. По наличию антител класса G можно говорить, что уже две-три недели прошло с того момента, как человек был инфицирован коронавирусом.
Тест-система для определения антител к RBD домену S белка среди всех антител класса G выявляет только те, которые непосредственно нейтрализуют вирус и, соответственно, препятствуют связыванию вируса с клетками человека.
Это позволяет судить о наличии защитного иммунитета, который мог сформироваться как после перенесенного заболевания, так и после вакцинации, а также для оценки напряженности поствакцинального иммунитета.
Точность таких анализов близка к 100%. Поэтому, если наличие анти-RBD антител будет выявлено, то в течение, по крайней мере, ближайших нескольких месяцев вы защищены, и ковид вам не грозит.
Данное исследование так же подходит для оценки поствакцинального иммунного ответа, полученного иммунизацией вакцинным препаратом на основе RBD-домена Spike.
В первую очередь анализ на определение нейтрализующих антител G (АНТИ RBD) показан лицам, переболевшим новой коронавирусной инфекцией, а также после вакцинации препаратом «Спутник V» (Центр Гамалеи) или другими вакцинами, разрешенными к применению на территории РФ.
По данным последних исследований, у пациентов с положительными антителами G нельзя полностью исключить вероятность выделения вируса в окружающую среду. То есть, они в данном случае имеют инфекционный статус.
Антитела могут сохранятся и определятся в сыворотке в течении 5-7 месяцев после начала заболевания. Их уровень зависит от многих факторов (вес, пол, влияние вредных факторов и тд.)
Для проведения данного исследования специальной подготовки не требуется. Рекомендуется взятие крови не ранее, чем через 4 часа после последнего приема пищи.
Отрицательный результат – отсутствие антител IgG к вирусу / не исключена текущая стадия инфекции.
Положительный результат – подтверждает факт встречи с вирусом SARS-CoV-2 и выработку к нему специфических иммуноглобулинов. Наличие IgG свидетельствует о перенесенном заболевании (при отрицательном результате ПЦР).