Ocak 2020'den beri araştırmacılar, COVID-19'a neden olan yeni koronavirüs SARS-CoV-2'nin hücrelere girmek ve solunum yolu enfeksiyonları oluşturmak için öncelikle ACE2'yi kullandığını biliyorlar.
Enfeksiyonu tedavi etmenin bir yolu olarak virüs ve ACE2 arasındaki etkileşimi kilitlemenin bir yolunu bulmak, birçok araştırma çalışmasının amacı haline geldi. California Üniversitesi(UC) San Diego Tıp Fakültesi araştırmacıları, SARS-CoV-2'nin, akciğer hücre yüzeylerinde de bulunan ve viral giriş için bir ko-reseptör görevi gören heparan sülfat adı verilen bir karbonhidrat olmadan ACE2'ye tutunamayacağını keşfettiler.
UC San Diego Tıp Fakültesi'nde Seçkin Hücresel ve Moleküler Tıp Profesörü ve Glikobiyoloji Araştırma ve Eğitim Merkezi'nin eş yöneticisi Jeffrey Esko, "ACE2 hikâyenin sadece bir parçası. Resmin tamamı değil" dedi. Esko'nun 14 Eylül 2020'de Cell'de yayınlanan çalışması, COVID-19'u önlemek ve tedavi etmek için potansiyel yeni bir yaklaşım sunuyor.
Ekip, SARS-CoV-2'nin laboratuvarda kültürlenen insan hücrelerini enfekte etme yeteneğini yaklaşık yüzde 80 ila 90 oranında azaltabilen iki yaklaşım gösterdi: 1) enzimlerle heparan sülfatı çıkarmak veya 2) heparini koronavirüse insan hücrelerinden uzakta bağlanmak için yem olarak kullanmak. Heparan sülfat formu olan heparin, kan pıhtılarını önlemek ve tedavi etmek için zaten yaygın olarak kullanılan bir ilaçtır ve bu da Gıda ve İlaç İdaresi onaylı bir ilacın virüs enfeksiyonunu azaltmak için yeniden kullanılabileceğini düşündürmektedir.
Esko'nun ekibi uzun süredir heparan sülfat ve bunun sağlık ve hastalıkta oynadığı rol üzerinde çalıştı. Bu çalışmayı konuk akademisyen Ph. D. Thomas Mandel Clausen ve doktora sonrası araştırmacı Ph. D. Daniel Sandoval ile yürüttüler. Esko'nun laboratuvarı virüslere odaklanmak zorunda olmasa da Clausen daha önce sıtma parazitinin insan hücrelerindeki ilgili bir karbonhidratla nasıl etkileşime girdiğini araştırırken, Sandoval lisans öğrenciliği döneminden beri virüslerle ilgileniyordu.
Ekip teorilerini laboratuvarda test ediyordu. SARS-CoV-2 başak proteininin heparine bağlandığını keşfettiler. Ekip ayrıca, reseptör bağlanma alanı olan heparin ile etkileşime giren SARS-CoV-2 spike proteininin tam kısmını ortaya çıkarmak için ayrıntılı inceleme yaptı. Heparin bağlandığında, reseptör bağlanma alanı açılır ve ACE2'ye bağlanmayı artırır. Buldukları virüsün, bir laboratuvar tabağında yetiştirilen insan akciğer hücrelerinin içine girmesi için hem hücre yüzeyindeki heparan sülfatı hem de ACE2'yi bağlaması gerekiyor.
Bu viral giriş mekanizması kurulduktan sonra, araştırmacılar bunu bozmaya çalıştılar. Heparan sülfatı hücre yüzeylerinden uzaklaştıran enzimlerin SARS-CoV-2'nin hücrelere girmesini engellediğini buldular. Aynı şekilde, heparin tedavisi de enfeksiyonu engelledi. Heparin tedavisi, araştırmacılar proteinin antikoagülan bölgesini çıkardığında bile, şu anda hastalara verilen dozlarda bir anti-viral olarak çalıştı.
Esko, bulguların hala insanlar için bir COVID-19 tedavisine dönüşmekten uzak olduğunu söyledi. Araştırmacılar, SARS-CoV-2 enfeksiyonunun hayvan modellerinde heparin ve heparan sülfat inhibitörlerini test etmesi gerekecek. İlgili bir çalışmada, UC San Diego bilim adamları, vücutta yaşayan bakteriler de dâhil olmak üzere insan mikrobiyomlarının heparan sülfatı değiştirmede etkili olduğunu, böylece bir kişinin COVID-19'a duyarlılığını etkileyen rolünü araştırıyorlar.
