Biotech Etats-Unis – La nouvelle ligne de faisceau de rayons X du SLAC facilite la recherche sur le COVID-19 – Act-in-biotech

Aller grand avec des poutres plus petites

L’une des principales caractéristiques de BL12-1 est sa très petite taille de faisceau, avec un foyer vertical de 5 microns, et une luminosité élevée par rapport aux autres lignes de lumière consacrées à la biologie moléculaire structurale et à la cristallographie macromoléculaire aux rayons X. Le petit faisceau intense sera particulièrement utile lors de l’étude de molécules pour lesquelles il est difficile ou chronophage de faire pousser de gros cristaux – en général, il est plus facile d’extraire des informations utiles lorsque la taille du faisceau est égale à la taille du cristal lui-même.

Cette petite taille de faisceau s’est déjà avérée très importante pour la recherche sur le COVID-19, a déclaré Christopher Barnes, stagiaire postdoctoral dans le groupe de Pamela Bjorkman à Caltech. Barnes étudie la structure des anticorps anti-SRAS-CoV-2, y compris comment et où ils se lient au virus – et il essaie de le faire aussi vite que possible.

«En raison de la rapidité de ces projets, nous n’avons pas rendu les cristaux aussi uniformes que nous le faisons habituellement», a déclaré Barnes, ils avaient donc besoin d’un faisceau qui puisse se concentrer sur des taches plus petites et plus uniformes dans les cristaux. «Cela n’est réalisable qu’avec une ligne de lumière microfocus comme BL12-1», a-t-il déclaré.

En outre, BL12-1 propose de nouveaux systèmes de collecte de données plus rapides, une robotique qui permute à distance d’échantillons et de configurations expérimentales plus rapidement qu’auparavant, et la possibilité de réaliser une cristallographie en série, dans laquelle de très petits cristaux sont projetés dans le faisceau l’un après l’autre. , donnant aux chercheurs une image complète des protéines contenues dans ces cristaux sans qu’il soit nécessaire d’en cultiver une seule plus grande. De plus, tout cela peut être réalisé à distance depuis les laboratoires à domicile des utilisateurs, un avantage important pendant cette période de déplacements limités et de distanciation sociale.

Vitesse et flexibilité au temps du coronavirus

Le démarrage de la nouvelle ligne de lumière a été confronté à un obstacle inhabituel: les travaux ont été en grande partie interrompus après l’entrée en vigueur des commandes d’abris sur place, et une grande partie des tests finaux n’a été achevée qu’en avril. Même alors, il y avait des restrictions strictes sur le nombre de membres du personnel qui pouvaient venir au laboratoire pour terminer les travaux sur le matériel de la ligne de lumière et pour tester les systèmes, de sorte que les premières expériences de mise en service – des études menées en partie pour résoudre les problèmes du système – étaient liées au nouveau coronavirus.

Une première expérience, dirigée par le professeur James Fraser de l’UCSF, a utilisé la capacité de BL12-1 à examiner des échantillons qui ne sont pas congelés mais à température ambiante pour étudier les enzymes impliquées dans la réplication virale plus près des températures corporelles. Une autre – l’une des premières à fonctionner sur BL12-1 – était une étude, récemment publiée dans Science par Wilson et ses collègues, des structures moléculaires des anticorps que le système immunitaire utilise pour empêcher le SRAS-CoV-2 d’infecter les cellules.

«C’est fantastique que nous ayons été en mesure d’utiliser cette ligne de lumière pendant sa mise en service et d’accélérer en fait nos progrès sur le travail du COVID-19», a déclaré Wilson.

Le professeur de Stanford Jennifer Cochran, l’étudiant diplômé Jack Silberstein et le scientifique du SSRL Irimpan Mathews ont adopté une approche différente. Ils recherchent des médicaments qui pourraient moduler la réponse du système immunitaire à la hausse ou à la baisse en fonction de la phase de la maladie dans laquelle se trouve un patient – en début de phase et en baisse s’il y a des signes d’une réaction immunitaire excessive. Connaître les structures des médicaments et des molécules du système immunitaire sur lesquelles ils agissent est essentiel à la recherche, a déclaré Silberstein: «Si vous n’avez pas de structure, vous volez à l’aveugle.»

Mathews a déclaré que le petit faisceau à haute intensité de BL12-1 les avait aidés à cibler des parties spécifiques de leurs cristaux et à collecter différents ensembles de données à partir des mêmes cristaux, accélérant ainsi leur travail. «J’ai été surpris par la fluidité de nos mesures», a-t-il déclaré.

Démarrage lors de la mise à l’abri sur place

Le fait d’avoir un flux constant d’utilisateurs comme ceux-ci, a déclaré Cohen, a aidé à résoudre les problèmes restants pendant la phase de mise en service, d’autant plus que beaucoup de travail devait être effectué à distance.

«Seuls un ou deux membres de notre équipe de recherche ont été autorisés à se rendre sur place à la fois et tous les groupes d’utilisateurs connectés à nos systèmes à distance pour contrôler leurs expériences», a-t-elle déclaré. «Une grande partie du travail de dépannage pourrait être effectuée à distance par nos programmeurs et soutenir les scientifiques. Dans d’autres cas, nous aurions beaucoup de gens à la maison pour conseiller la personne sur place », et les membres de l’équipe SSRL allaient et venaient à tour de rôle, quelques équipes de nuit et de week-end pour que cela fonctionne tout en maintenant une distance physique. «Cela, combiné à nos systèmes expérimentaux entièrement automatisés et télécommandés, nous a donné une grande flexibilité.»

Le travail COVID se poursuit, en commençant par d’autres projets de Scripps. Meng Yuan, un associé postdoctoral dans le groupe de Wilson, a déclaré qu’ils étendaient leur travail initial pour examiner des paires supplémentaires d’anticorps et de protéines virales. «Nous avons un grand nombre de cristaux à cribler et un besoin urgent de temps de faisceau», a-t-il déclaré. «La bonne capacité, la réponse rapide et la flexibilité de la Beam Line 12-1, ainsi que l’accès à distance, ont vraiment aidé nos recherches.»

Les opérations SSRL extraordinaires ont été soutenues en partie par le Bureau de la science du DOE par le biais du National Virtual Biotechnology Laboratory, un consortium de laboratoires nationaux du DOE axés sur la réponse au COVID-19, avec un financement fourni par la loi CARES sur le coronavirus. SSRL est une installation utilisateur du DOE Office of Science. Le programme de biologie moléculaire structurale de SSRL est soutenu par le Bureau des sciences du DOE et par les National Institutes of Health, National Institute of General Medical Sciences.

Pour des questions ou des commentaires, contactez le Bureau des communications du SLAC au communications@slac.stanford.edu.


Le SLAC est un laboratoire multiprogrammes dynamique qui explore le fonctionnement de l’univers aux échelles les plus grandes, les plus petites et les plus rapides et invente des outils puissants utilisés par des scientifiques du monde entier. Grâce à la recherche couvrant la physique des particules, l’astrophysique et la cosmologie, les matériaux, la chimie, les sciences bio et énergétiques et l’informatique scientifique, nous contribuons à résoudre des problèmes du monde réel et à faire progresser les intérêts de la nation.

SLAC est géré par l’Université de Stanford pour le Office of Science du Département américain de l’énergie. L’Office of Science est le plus grand partisan de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s’efforce de relever certains des défis les plus pressants de notre époque.

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