La protéine de pointe SARS-CoV-2 facilite l'invasion des cellules hôtes en se liant aux récepteurs ACE2 intégrés à la membrane cellulaire. Crédit :Adams et al.
Avec chaque nouvelle variante du SARS-CoV-2 qui a émergé, une panique mondiale s'ensuit pour déterminer son niveau de menace. Mais un groupe de biologistes quantiques, d'ingénieurs et de physiciens des virus pense que nous avons déjà les outils pour détecter plus facilement et arrêter les coronavirus dangereux et leurs variantes.
Lors de la réunion de mars 2022 de l'APS, les scientifiques discuteront de la manière dont les vibrations quantiques, la cartographie moléculaire, la surveillance des points chauds génétiques et les nanodiamants sont sur le point de percer les secrets de la protéine de pointe et de l'ARN du SRAS-CoV-2, conduisant à un meilleur diagnostic, une évaluation des risques de variantes, et traitement.
Ils partageront leurs résultats lors d'une conférence de presse le jeudi 17 mars 2022. La conférence se tiendra sur place et sera diffusée via Zoom.
Tous les virus SARS-CoV-2 utilisent la protéine de pointe pour pénétrer dans les cellules hôtes, ce qui rend cette protéine cruciale pour développer de meilleurs vaccins et médicaments. Mais une zone de la géographie du pic reste difficile à cartographier :l'emplacement exact où le virus se fixe.
Alors Karissa Sanbonmatsu, une biologiste structurale du Laboratoire national de Los Alamos, et Chang-Shung Tung ont appliqué les dernières méthodes de calcul pour découvrir la composition moléculaire de la région.
"Nous présentons de nouveaux modèles de la partie de la protéine de pointe qui ancre le virus à l'hôte qui sont cohérents avec les données expérimentales", a déclaré Sanbonmatsu. Lors de la réunion, elle expliquera comment les simulations expliquent les mesures de densité confuses trouvées dans les expériences.
La liaison entre la protéine de pointe et la cellule hôte entraîne également de "mauvaises vibrations", a découvert un groupe de l'Université du KwaZulu-Natal.
"Dans le cas du SRAS-CoV-2, nous montrons que les vibrations des protéines de pointe peuvent augmenter la probabilité d'un transfert d'électrons dans les récepteurs hôtes", a déclaré Francesco Petruccione, un biologiste quantique qui présentera les résultats.
Le groupe a étudié le rôle que ce tunnel quantique pourrait jouer dans l'infection par le SRAS-CoV-2 et si des traitements pouvaient être conçus pour interrompre les vibrations qui aident le virus à se lier. Les mutations qui conduisent à de nouvelles variantes entraînent également des modèles de vibration différents.
"Le résultat le plus pratique de cette recherche est l'identification de nouveaux traitements pour prévenir l'infection par le SRAS-CoV-2", a déclaré Petruccione. "Ce modèle d'activation des récepteurs peut également offrir un moyen de prédire l'infectiosité de nouvelles souches de SARS-CoV-2."
Déterminer quelles mutations de la protéine de pointe conduiront à une plus grande transmission du virus interroge régulièrement les épidémiologistes, car des données expérimentales directes nécessiteraient d'exposer délibérément les gens à des variantes.
John Barton, physicien de Riverside à l'Université de Californie, et ses collaborateurs ont décidé d'adopter une approche inattendue du problème en combinant la surveillance génomique et les outils de la physique statistique.
"Notre méthode est la première, à notre connaissance, à pouvoir évaluer de manière exhaustive les effets des mutations du SRAS-CoV-2 sur la transmission virale, y compris les déplacements des individus infectés, en utilisant les millions de séquences virales qui ont été collectées pendant la pandémie ", a déclaré Barton.
L'équipe a trouvé des points chauds dans le génome du SRAS-CoV-2 où émergent des mutations hautement infectieuses, y compris dans des protéines beaucoup moins étudiées que la pointe. Lors de la réunion, Barton présentera des données mises à jour concernant la variante Omicron.
« Surtout, notre modèle nous permet de détecter très rapidement des variantes plus transmissibles du virus à mesure qu'elles surviennent :nous pouvons détecter une transmission considérablement accrue pour les variantes Alpha et Delta lorsqu'elles n'étaient qu'à des fréquences d'environ 1 % dans des régions particulières », a déclaré Barton. .
Quelle que soit la variante, la détection précoce de l'infection à coronavirus est essentielle pour arrêter la transmission et les surtensions.
Des chercheurs dirigés par Changhao Li, étudiant diplômé du Massachusetts Institute of Technology, ont conçu un capteur quantique pour diagnostiquer le COVID-19. Leur test pourrait donner un taux de faux négatifs ultra-faible qui améliore considérablement les tests PCR standard.
"Nous proposons et démontrons expérimentalement un capteur quantique hybride pour l'ARN viral, basé sur les défauts de spin de vacance d'azote dans les nanodiamants et les nanoparticules magnétiques", a déclaré Li. Le groupe a publié les premières conceptions dans Nano Letters .
Li partagera de nouveaux résultats expérimentaux préliminaires lors de la réunion. Quelques centaines de copies seulement du SARS-CoV-2 suffiraient à envoyer un ping au capteur quantique, ce qui signifie que moins de 1 % des tests reviendraient accidentellement négatifs. Le test promet d'être bon marché, rapide et facile à mettre à l'échelle.
Du quantique au computationnel, du statistique au vibratoire, la physique et ses techniques bien établies pourraient non seulement accélérer la fin de la pandémie actuelle, mais jeter les bases d'une réponse plus rapide à la suivante. Utiliser la physique pour expliquer les effets de transmission de différentes mutations du SARS-CoV-2
