Чтобы изучить потенциально смертельный коронавирус, ученые медицинского колледжа Альберта Эйнштейна превратили относительно безвредный вирус в коронавирус "суррогат" с этим намного безопаснее работать. Исследование было описано в этом месяце в Cell Host & Микроб.
"Исследования «настоящего» коронавируса ограничены тем фактом, что они должны проводиться в лабораториях с защитным уровнем биобезопасности 3 или BSL3," сказал Картик Чандран, доктор философии.D., соавтор исследования и профессор микробиологии & иммунологии и научного сотрудника факультета Гарольда и Мюриэль по вирусологии. "Напротив, наш суррогатный коронавирус можно изучить в лабораториях BSL2, которые гораздо более доступны."
Суррогатный коронавирус "- отличная система для безопасного точного изучения того, как коронавирус проникает в клетки, и для разработки стратегий предотвращения заражения," сказал соавтор исследования Рохит Джангра, Ph.D., доцент кафедры микробиологии & иммунология. "Это также может ускорить работу по оценке потенциальных методов лечения и вакцин."
Создание более безопасной версии коронавируса
Поверхность коронавируса усеяна шиповидными белками, которые придают вирусу вид короны или короны – отсюда и название коронавирус. Но шипы – это не просто украшения, они жизненно важны для заражения: они позволяют вирусу цепляться за клетки, проникать в них и размножаться внутри них. Более того, антитела, которые лучше всего нейтрализуют коронавирус, (i.е., предотвратить заражение клеток) те, которые нацелены на шипы.
Чтобы создать свой суррогатный коронавирус, доктора. Чандран, Джангра и два научных сотрудника из лаборатории Чандрана, М. Евгения Дитерле, Ph.D., и Дениз Хаслвантер, доктор философии.D., началось с относительно безопасного вируса: ослабленной формы вируса везикулярного стоматита (VSV), известного тем, что заражает крупный рогатый скот и других сельскохозяйственных животных и вызывает временные симптомы, включая слабость и лихорадку. (Инфекции VSV у людей обычно вызывают только легкие симптомы.)
Исследователи перенесли ген, кодирующий спайковый белок, в VSV, что привело к прорастанию шипов на поверхности VSV. Затем они провели эксперименты, показавшие, что их генетически модифицированный VSV имитировал поведение "настоящий" коронавирус в ключевых аспектах.
Успешный суррогат для научного исследования
Как и в случае с коронавирусом, исследователи обнаружили, что суррогатный вирус инфицировал клетки дыхательных путей человека. И так же, как и коронавирус, заражение суррогатным вирусом требует присутствия на клетках определенных рецепторов, называемых ACE2; белки-шипы прикрепляются к этим рецепторам, чтобы инициировать инфекцию. Кроме того, суррогатный коронавирус может быть нейтрализован антителами в плазме выздоровевших пациентов с COVID-19.
Параллельные исследования с использованием настоящего коронавируса проводились командой из Университета США.S. Армейский медицинский научно-исследовательский институт инфекционных заболеваний в Форт-Детрике, штат Мэриленд, под руководством соавтора Эндрю С. Герберт, Ph.D., и Джон М. Краситель, Ph.D. Важно отметить, что эти исследования показали, что суррогатный вирус очень напоминал поведение настоящего коронавируса.
"Суррогатный коронавирус может заменить реальную вещь для изучения того, как коронавирусы проникают в клетки, чтобы вызвать инфекцию," сказал доктор. Чандран. "Мы надеемся, что исследования с использованием суррогата выявят некоторые молекулярные механизмы, участвующие в коронавирусной инфекции – знания, которые мы могли бы использовать для разработки лекарств, которые блокируют инфекцию и защищают от болезней."
Суррогатный коронавирус Chandran Lab уже доказал свою ценность. В ходе клинических испытаний в системе здравоохранения Монтефиоре плазма крови, сданная людьми, вылечившимися от COVID-19, переливается пациентам с COVID-19 и оценивается как лечение. Чтобы быть эффективным, переливали "выздоравливающая плазма" должен содержать антитела, способные нейтрализовать коронавирус и сдержать инфекцию. Чтобы проверить наличие нейтрализующих антител, Dr. Команда Чандрана объединяет образцы плазмы с суррогатным вирусом, а затем выливает смесь на клетки в культуре ткани. Плазма, способная защитить клетки от инфекции, затем используется для переливания.
Кроме того, доктор. Чандран и исследователи во всем мире изучают тысячи различных антител в плазме людей, выздоровевших от COVID-19, в поисках антител, которые превосходно нейтрализуют коронавирус. Цель состоит в том, чтобы превратить лучшие нейтрализаторы в моноклональные антитела, которые можно будет производить в больших количествах для лечения пациентов с COVID-19. В Эйнштейне доктор. Команда Чандрана оценивает нейтрализующую способность антител, тестируя их против суррогатного коронавируса.
Проведя таким образом оценку сотен антител, исследователи обнаружили несколько особенно сильнодействующих. "Есть надежда, что в совокупности научное сообщество сможет идентифицировать несколько из этих антител в качестве терапевтических средств, потому что потребность в них весьма серьезна и, вероятно, сохранится в течение некоторого времени," сказал доктор. Чандран.
Суррогат коронавируса может оказаться полезным и для других целей. "По мере расширения тестирования вакцин против COVID-19," сказал доктор. Чандран, "будет огромный спрос на анализы, которые можно будет проводить в учреждениях BSL2 для оценки иммунного ответа, который эти вакцины вызывают на животных моделях и на людях."
Это исследование называется "Компетентный к репликации вирус везикулярного стоматита для изучения проникновения клеток, опосредованного спайком SARS-CoV-2, и его ингибирования."