Как сделать эффективную противовирусную вакцину.

169 просмотров
62 дочитываний
8 комментариев

Подходящую иммунную мишень у вирусных белков ищут с помощью методов математической лингвистики.

Вакцина учит иммунитет вовремя распознавать возбудителя болезни – до того, как он развернётся в полную силу. Для этого берут мёртвого или полуживого возбудителя и показывают иммунной системе, чтобы она запомнила, как он выглядит. Когда в организме появится настоящий живой патоген, иммунная система его быстро уничтожит. Другой вариант: взять молекулу или кусок молекулы – например, фрагмент вирусного белка. Иммунитет запомнит эту молекулярную особенность вируса и сразу узнает его, если он сам появится.

У коронавируса иммунитет в первую очередь замечает «коронные» белки, торчащие на поверхности вирусной частицы и помогающие вирусу проникнуть внутрь клетки. (Иллюстрация: Yuri Samoilov / Flickr.com) Открыть в полном размере

Проблема в том, что некоторые вирусы сильно меняются, то есть мутируют. Поэтому у нас до сих пор нет вакцины от ВИЧ, и поэтому от гриппа приходится регулярно прививаться заново. Вирусные белки устроены так, что вирусы могут позволить себе довольно сильные изменения в них, притом что белки будут продолжать работать, как надо. Но для иммунитета это катастрофа: вот только иммунные клетки запомнили, как выглядит тот или иной вирусный белок, какие антитела против него работают, как он уже изменился. Поэтому же организм не в состоянии самостоятельно победить тот же ВИЧ. Иммунная система не поспевает за изменчивостью вируса: пока она изобретает антитела против одних генетических вариантов, уже вовсю плодятся другие, против которых прежние антитела не работают.

Но тут нужно учитывать две вещи. Во-первых, белок – огромная молекула, и иммунные клетки запоминают не весь вирусный белок целиком, а какую-то его часть. Во-вторых, в белковой молекуле есть разные области, и не все они могут легко меняться. Есть участки, которые легко мутируют, и на функции всей молекулы в целом это почти никак не сказывается. А есть участки, которые меняются очень медленно – мутации в них приводят к тому, что весь белок выходит из строя, и вирус оказывается нежизнеспособным.

Если бы мы умели находить такие зоны в вирусных белках, которые вирусы не любят менять, то можно было бы создать эффективные вакцины даже против очень изменчивых вирусов. Нужно было бы взять эту неизменную часть белковой молекулы и натренировать на неё иммунитет. Но как найти в вирусном белке такую неприкосновенную зону? Сотрудники Массачусетского технологического института воспользовались для этого вычислительным методом, применяемом в так называемой обработке естественного языка – большом направлении искусственного интеллекта и математической лингвистики.

Методы обработки естественного языка среди прочего анализируют, насколько часто те или иные слова стоят рядом друг с другом. И в дальнейшем, если машина будет знать частоту совместного употребления слов, она сможет более-менее правильно дополнить недописанное предложение. Например, представим, что во фразе «мама мыла раму» нет слова «мыла». Искусственный интеллект, обученный методами обработки естественного языка, подставит туда глагол «красила», или «мыла», или, в конце концов, «ремонтировала» – но при этом не подставит туда глаголы «ела», «говорила», «думала» и пр.

Те же принципы было решено использовать при анализе генетических последовательностей, кодирующих вирусные белки. В генетической последовательности есть зоны, которые терпят много разных мутаций, но вся молекулы в целом остаётся «осмысленной» – то есть белок остаётся функциональным. И есть другие зоны, где мутации почти недопустимы. Машинный алгоритм тренировали искать те участки в вирусных белках, которые способны сильно меняться, для чего использовали 60 тыс. последовательностей от ВИЧ, 45 тыс. последовательностей от вируса гриппа и 4 тыс. коронавирусных последовательностей. (На всякий случай уточним, что это не значит, что у ВИЧ есть 60 тысяч белков, просто один и тот же белок кодируется последовательностью, которая допускает множество мутаций в разных комбинациях.) Смысл обучения был в том, чтобы искусственный интеллект смог потом уже в незнакомом белке отличить неприкосновенные последовательности от свободно мутируемых.

После обучения машине предложили проанализировать три белка от ВИЧ, вируса гриппа и коронавируса SARS-CoV-2. Все три белка сидят в оболочке вирусов и отвечают за контакт и внедрение в клетки, и именно их в первую очередь видит иммунитет. В каждом из трёх алгоритм нашёл наименее изменчивые части, которые могли бы стать материалом для эффективной долгоиграющей вакцины. Иммунитет, натренированный узнавать малоизменяемые фрагменты вирусных белков, будет уничтожать вирусы вне зависимости от того, какие мутации появились у них в изменяемых частях.

На самом деле, такие выгодные мишени в белках вируса гриппа и ВИЧ ищут давно. В статье в Science говорится, что результаты машинного поиска вполне согласуются с теми результатами, которые здесь уже есть. Иными словами, такой подход вполне годится для проектирования вакцин – в том числе и для вакцин против нового коронавируса.

Впрочем, не стоит забывать, что «малоизменяемые фрагменты молекулы» – не значит «неизменяемые». Даже в них рано или поздно могут появиться мутации, которые сохранят структуру белка, но опять же сделают его невидимым для иммунных клеток. Правда, такие мутации могут появиться очень и очень нескоро. Зная биологию вируса и то, как он меняется во времени, можно предсказать, стоит ли бояться такого оборота событий.

С другой стороны, другая проблема с вакцинами против неизменяемых частей вирусного белка может заключаться в том, что такие неизменяемые части скрыты в глубине молекулы. И даже если мы обучим иммунную систему их распознавать, не факт, что антитела смогут обнаружить их в настоящем белке настоящего вируса. В этом случае желательно искать такие участки вирусных белков, которые были бы не просто малоизменяемыми, но до которых ещё могли бы добраться антитела. Источник: https://www.nkj.ru/news/40567/

Доброго времени суток уважаемые читатели! После прочтения публикации дайте возможность глазам пол минуты отдохнуть от экрана и посмотреть как прекрасен мир вокруг. Рада буду также Вашей оценке : если поставите ЛАЙК 👍 (ДА) , комментарию и репосту в соцсети.

Интересна информация для Вас?

Проголосовали:15

Проголосуйте, чтобы увидеть результаты

да
10 / 0
нет
Ваш рейтинг должен быть не менее 500 для оценки публикации
Поделиться в социальных сетях:
да
10 / 0
нет

Обсуждают (5):Обсуждение

Автор: (3), Юристы: ООО "ЦЕНТР БЛАГА" (1) Пользователи: Алексей (2), Эдуард Р (1), Петрович (1)

Комментарии (8)

Отписаться от обсужденияПодписаться на обсуждения
ПопулярныеНовыеСтарые
Показать ещё комментарии (8)

Читайте также

сегодня, 08:52
«На связь выходят только ночью» Заключенные прямо из тюрем обманывают миллионы россиян по телефону. Как устроен этот бизнес?В конце января представители МВД обратились к россиянам с предупреждением о том, что в стране вновь ...
0 14
сегодня, 08:52
«На связь выходят только ночью» Заключенные прямо из тюрем обманывают миллионы россиян по телефону. Как устроен этот бизнес?В конце января представители МВД обратились к россиянам с предупреждением о том, что в стране вновь ...
0 16
сегодня, 08:06
Ученые выявили осложнения у детей, переболевших коронавирусом Больше половины детей ощущают симптомы коронавируса в течение нескольких месяцев после выздоровления. Об этом сообщила группа ученых из Италии, России и Великобритании.«Более половины сообщили ...
0 25
сегодня, 04:56
Сколько весит голова человека. Взвешиваем вместе. Люди часто задаются странными вопросами просто из любопытства. Один из таких в том, сколько весит голова человека? Особенно интересным этот вопрос становится от того, что ее нельзя просто так ...
1 22
сегодня, 04:42
Детей с выдающимися способностями внесут в реестр вместе с их адресами, номерами телефонов и СНИЛС Ответственность за сохранность персональных данных детей лежит на фонде «Талант и успех» как на операторе информресурсаМинпросвещения России расширило перечень информации в госреестре о российских ...
1 45
вчера, 22:28
Биолог рассказала о последствиях COVID-19 для мужчин и женщин Профессор Школы системной биологии Университета Джорджа Мейсона Анча Баранова в разговоре с журналистом Антоном Красовским на YouTube-канале RT Россия рассказала о возможных последствиях перенесенного ...
0 33
вчера, 17:24
Жириновский выступил за отлов и усыпление бродячих собак.«Собачьей мафии» пора положить конец. Бродячих собак следует отлавливать и усыплять, считает лидер партии ЛДПР Владимир Жириновский. Об этом депутат написал в своем Telegram-канале.Политик уточнил, что такие меры стоит предпринимать ...
29 139
вчера, 16:56
Меняются правила регистрации и парковки: важные изменения для владельцев квартир и новые запреты 2021 год продолжает приносить достаточно важные изменения во всех сферах нашей жизни. Не обошли они стороной и владельцев квартир, расположенных в многоквартирных домах. Предлагаю рассмотреть ...
32 830
вчера, 16:01
На Северном флоте украли пайки на 1,8 миллиона . Полярный районный суд вынес приговор в отношении работника продовольственной службы Центра материально-технического обеспечения Северного флота Людмилы Леконцевой и управляющего столовой ООО ...
8 122
вчера, 15:48
И опять про корону… За прошедший год нас уже приучили, что первые строчки информационных агентств занимает информация о пандемии коронавируса SARS-CoV-2 (COVID-19). Решил сегодня посмотреть некоторую статистику ...
29 209
Помощь юристов и адвокатов
Спроси юриста! Ответ за5минут
спросить
Администратор печатает сообщение