强大的COVID-19研究工具:科学家们创造出无传染性的SARS-CoV-2病毒复制体

2021-10-20 21:17:19 cnBeta.COM

为了研究像SARS-CoV-2这样具有传染性的病毒,研究人员需要遵循费力的操作指引,并需要获得进入高度生物安全的实验室的权限。为了使这种调查更安全、更快速,并让全世界更多的团队能够使用,病毒学家已经创造了一种特殊的SARS-CoV-2研究用复制体,它们不具有传染性,但在其他方面与真正的病毒相同。

复制体几乎模仿了病毒生命周期的每个方面。它们的RNA具有病毒复制和制造自身副本所需的所有信息,但缺乏制造尖峰蛋白的指令,即使病毒能够进入和感染人体细胞的蛋白质。被引入培养皿中的细胞后,复制出的后代也无法传播到邻近细胞。

诺贝尔奖获得者Charles M. Rice说:"有了这个系统,科学家将能够研究SARS-CoV-2及其变种,测试针对它的药物,并评估中和抗体,所有这些都以更快的方式和更低的生物安全环境进行。"该研究发表在《科学》杂志上。

复制体通常是通过将病毒的RNA基因复制到试管中的DNA片段中来创造的,然后可以用来人工制造RNA。但这种方法对冠状病毒的RNA并不奏效,因为它特别长。因此研究人员采取了一种不同的方法,使用Volker Thiel小组开发的一个平台,该平台可以在酵母中从较小的片段组装冠状病毒基因组。使用这种方法,他们创建了一个冠状病毒基因组,该基因组缺乏带有穗状蛋白指令的RNA片段。

如果病毒是一辆赛车,我们制造了一个没有车轮的版本。莱斯实验室的博士后、共同第一作者Joseph Luna说:"它有发动机,以及所有能让它移动的部件,但它实际上不能去任何地方。"

然而,去除尖峰蛋白会带来一个问题。目前的许多研究都集中在SARS-CoV-2的这个组成部分上,例如,它是单克隆抗体治疗的主要目标。为了使复制子对抗体等疗法的研究有用,研究小组在表达复制子的同时单独表达了穗状蛋白。其结果是复制子输送颗粒,即能够将复制子送入细胞的一次性病毒。这些颗粒能够以类似于冠状病毒颗粒的方式进入细胞,但在感染性上恰好限制在一个病毒生命周期内。

科学家们说,他们的复制子可以用来探究病毒如何劫持细胞自身的机器,以及它如何生成自身的新副本。此外,它们可能会使确定人类蛋白质成为可能,没有这些蛋白质,病毒无法复制。作为一个概念证明,该小组研究了TMEM41B的影响,这是一种人类蛋白质,以前被发现对SARS-CoV-2的复制是必要的。就像真实的冠状病毒一样,复制子在缺乏这种蛋白质的细胞中无法复制。

这些复制子还可用于筛选化学库,以寻找能够阻断病毒复制的药物化合物。在其他实验中,该团队将复制子与瑞德西韦孵化,这是一种已知能抑制病毒的抗病毒药物。"我们发现它对复制体的抑制浓度与它对实际病毒的抑制浓度相同,"共同第一作者、莱斯实验室的博士后Inna Ricardo Lax说。"这表明复制子系统可以成为SARS-CoV-2测试不同药物的可靠替代方案"。

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