Sdílet
5. března 2020
Cenu Wernera von Siemense za nejvýznamnější vědecký výsledek základního výzkumu dnes převzal tým odborníků pod vedením Pavla Plevky z institutu CEITEC Masarykovy univerzity.
Odměnu 300 tisíc korun si vědci vysloužili za popis struktury viru klíšťové encefalitidy a také jeho interakcí s neutralizující protilátkou. Více o dalších oceněných na webu siemens.cz.
Virus klíšťové encefalitidy způsobuje ročně na světě okolo 13 tisíc zánětů mozku a mozkových blan a Česká republika patří mezi země s nejvyšším výskytem tohoto viru na světě. Navzdory dostupnosti očkování, působí tento virus každý rok řadu onemocnění zejména ve střední a východní Evropě a v Asii a v Česku dokonce patří mezi nejčastější původce infekcí nervové soustavy. Úmrtnost na klíšťovou encefalitidu je nízká, ale více než padesát procent dětí vykazuje po prodělání klíšťové encefalitidy deficit v kognitivních schopnostech a má problémy s pamětí.
Až dosud se nevědělo, jak vlastě virus klíšťové encefalitidy vypadá. Do jeho popisu se díky podpoře Grantové agentury ČR pustili před několika lety vědci z CEITEC MU, Výzkumného ústavu veterinárního lékařství (VUVeL) a Biologického centra Akademie věd ČR. „Pro studium viru klíšťové encefalitidy jsme se rozhodli, protože to byl jeden z flavivirů, jehož struktura nebyla známa. Přišlo nám vhodné studovat onemocnění, které má dopad na zdraví našich spoluobčanů a dostupná léčba je pouze symptomatická,“ uvedl vedoucí týmu Pavel Plevka.
Největší překážkou pro zkoumání struktury viru se ukázala jeho příprava v dostatečném množství a kvalitě pro kryo-elektronovou mikroskopii. „Částice viru klíšťové encefalitidy jsou nestabilní. Protože se přenášejí krví a nejsou adaptované na prostředí mimo tělo hostitele, rychle ztrácejí symetrii a přestávají si být navzájem podobné, což komplikuje výpočet jejich trojrozměrné struktury,“ vysvětlil Plevka.
Právě to mohl být podle hlavního autora popisu viru Tibora Füzika jeden z důvodů, proč nebyla struktura viru dosud známá. „Je sice pravidelný, ale není krystalizovatelný a tedy vhodný pro studium jinými metodami, než je kryo-elektronová mikroskopie. A ta se teprve v posledním desetiletí rozvinula na takovou úroveň, že můžeme studovat struktury virů a buněk až na úrovni molekul či atomů.“
Týmu trvalo asi rok a půl, než se podařilo najít vhodné tkáňové linie odvozené z lidských nervových buněk, v nichž se virus klíšťové encefalitidy dostatečně efektivně replikoval a dal se z nich izolovat v potřebném množství. „Virus bylo potřeba připravit pro kryo-elektronovou mikroskopii, tedy zmrazit jej, do 24 hodin od jeho izolace z infikovaných buněk. Ty chystali kolegové Petra Formanová a Daniel Růžek z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství a Biologického centra Akademie věd ČR a je třeba jim složit poklonu za to, že to nevzdali. Příprava virů v buňkách není jednoduše replikovatelná a její kvalita se dá ověřit až elektronovým mikroskopem. Často tak od nás slyšeli, že vzorek nevyšel vůbec, byl kontaminovaný, nebo v něm bylo málo virových částic,“ přiblížil složitou práci Füzik.
Kromě samotné struktury se vědci zaměřili i na to, jak protilátky blokují infekci viru klíšťové encefalitidy. Vybrali takzvanou myší protilátku 19/1786, ze které v laboratořích institutu CEITEC MU připravili její komplexy s virem klíšťové encefalitidy. Protilátky se totiž vážou na bílkoviny, které jsou na povrchu virové částice a brání splynutí viru s buňkou, kde by se mohl množit.
„Protilátka, kterou jsme studovali, se váže pouze na 120 ze 180 identických povrchových glykoproteinů viru klíšťové encefalitidy. Je to dáno specifickým uspořádáním glykoproteinů na povrchu viru, které prostorově brání navázaní protilátky na šedesát vazebných míst. Přesto protilátka 19/1786 efektivně brání splynutí viru s buňkou,“ vysvětlil Plevka. Virus klíšťové encefalitidy totiž přestavbou své struktury, kterou spouští okyselení prostředí v jeho okolí, vyvolává fúzi své membrány a membrány hostitelské buňky, a tím začne infekci.
Poznej svého nepřítele
Znalost struktury viru a také mechanismus, kterým rozpoznává kyselé prostředí a spouští fúzi s buňkou, může být cílem pro protivirová léčiva. Vědci také pokračují ve výzkumu dalších životních fází viru, a tedy hledání jiných slabých míst pro případnou terapii.
„Předtím jsme se dívali, jak virus infikuje hostitelskou buňku a teď studujeme následující fázi, kdy se v buňce vytvářejí kopie viru. Jde o takzvané nezralé částice, které ještě mají povrchové proteiny uspořádané tak, aby nemohly splynout s buněčnou membránou, a nejsou tedy infekční. Chceme popsat, jak tato fáze vypadá a jaké jsou mechanismy zrání virových částic, tedy jejich přeměny na infekční virus,“ řekl Plevka.
Studie nezralého viru klíšťové encefalitidy jsou také náročné, protože jeho příprava je obtížnější než izolace infekčních částic. Každá částice nezralého viru je navíc tvarově unikátní, což komplikuje jejich strukturní charakterizaci. „Plánujeme se také zaměřit na neobvyklý fenomén, kdy některé protilátky, místo aby virus zneškodnily, zvyšují jeho nakažlivost. Doufáme, že zjistíme, jak takové protilátky interagují s virovými částicemi a proč to zvyšuje efektivitu viru klíšťové encefalitidy v infikování buněk,“ dodal Plevka. Zdůraznil ale, že jeho tým se věnuje základnímu výzkumu, který není zaměřený na vývoj léčiv. Můžou na něm ale stavět další experti.
Autor: Ema Wiesnerová
Zdroj: Magazín M
Fotogalerie
Fotogalerie
