Güçlü COVID-19 Araştırma Aracı: Bilim Adamları SARS-CoV-2’nin Bulaşıcı Olmayan Versiyonlarını Oluşturuyor
kadar bulaşıcı bir virüsü incelemek için SARS-CoV-2, araştırmacıların zahmetli protokolleri izlemesi ve yüksek biyogüvenlik laboratuvarlarına erişmesi gerekiyor. Bu tür araştırmaları daha güvenli, daha hızlı ve dünya çapında daha fazla ekip için erişilebilir hale getirmek isteyen virologlar, bulaşıcı olmayan ancak gerçek virüsle aynı olan kendi kendini kopyalayan RNA’lar olan SARS-CoV-2 replikonları yarattılar.
Replikonlar, viral yaşam döngüsünün neredeyse her yönünü taklit eder. Onların RNA virüsün kendini kopyalamak ve kendi kopyalarını oluşturmak için ihtiyaç duyduğu tüm bilgilere sahiptir, ancak virüsün insan hücrelerine girmesini ve enfekte etmesini sağlayan proteinler olan sivri uçlar yapmak için talimatlardan yoksundur. Bir tabaktaki hücrelere bir kez verildiğinde, bir replikon komşu hücrelere yayılmayan nesiller oluşturur.
Nobel ödüllü Charles M. Rice, “Bu sistemle bilim adamları, SARS-CoV-2 ve türevlerini araştırabilecek, ilaçları ona karşı test edebilecek ve nötralize edici antikorları değerlendirebilecek, bunların hepsini daha hızlı bir şekilde ve daha düşük biyogüvenlik ayarlarında yapabilecekler” diyor. Volker Thiel ile birlikte çalışmaya öncülük eden bir Rockefeller virologu. Bern Üniversitesi ve Viroloji ve İmmünoloji Enstitüsü. Çalışma dergide yayınlandı Bilim.
Tekerlekleri çıkarmak
Replikon sistemleri, hepatit C de dahil olmak üzere diğer virüslere karşı ilaç geliştirmede etkili olduğunu kanıtladı. Rice ve diğerleri hepatit C replikonlarını yarattıktan sonra, diğer bilim adamları bu kronik virüs enfeksiyonunu etkili bir şekilde iyileştirebilecek güçlü ve güvenli ilaçlar geliştirebildiler.
Replikonlar tipik olarak viral RNA genomlarının klonlanmasıyla oluşturulur. DNA Test tüpünde daha sonra yapay olarak RNA yapmak için kullanılabilecek parçalar. Ancak bu yöntem, koronavirüs RNA’sı için pek işe yaramaz çünkü son derece uzundur. Bu nedenle araştırmacılar, test tüpü yerine mayadaki daha küçük parçalardan koronavirüs genomlarını birleştirmeyi mümkün kılan Volker Thiel’in grubu tarafından geliştirilen bir platform kullanarak farklı bir yaklaşım benimsediler.
Bu yaklaşımı kullanarak, spike protein talimatlarıyla RNA segmentinden yoksun bir koronavirüs genomu oluşturdular.
“Virüs bir yarış arabasıysa, tekerlekleri olmayan bir versiyon yaptık. Motoru ve hareket etmesine izin verecek tüm parçaları var, ama aslında hiçbir yere gidemiyor” diyor Rice laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve ilk yazar olan Joseph Luna.
Bununla birlikte, başak proteininin çıkarılması bir sorun teşkil eder. Birçok güncel çalışma, SARS-CoV-2’nin bu bileşenine odaklanmaktadır; örneğin, monoklonal antikor tedavisinin ana hedefidir. Antikorlar gibi terapiler üzerine araştırmalar için replikonları faydalı hale getirmek için ekip, spike proteinini replikonun yanında ayrı olarak ifade etti. Sonuçlar, replikon dağıtım parçacıkları, replikonları hücrelere iletebilen tek kullanımlık virüslerdi. Bu parçacıklar, koronavirüs parçacıklarına benzer bir şekilde hücrelere girme yeteneğine sahiptir, ancak bulaşıcılık açısından tam olarak bir viral yaşam döngüsü ile sınırlıdır.
Geniş bir uygulama kapsamı
Bilim adamları, kopyalarının virüsün hücrenin kendi makinelerini nasıl ele geçirdiğini ve kendisinin yeni kopyalarını nasıl ürettiğini araştırmak için kullanılabileceğini söylüyor. Ek olarak, virüsün onsuz çoğalamayacağı insan proteinlerini tanımlamayı mümkün kılabilirler. Ekip, konseptin bir kanıtı olarak, daha önce SARS-CoV-2 replikasyonu için gerekli olduğu bulunan bir insan proteini olan TMEM41B’nin etkilerini inceledi. Tıpkı gerçek koronavirüs gibi, bu proteinden yoksun hücrelerde replikonlar çoğalamadı.
Replikonlar, viral replikasyonu bloke edebilen ilaç bileşikleri için kimyasal kütüphaneleri taramak için de kullanılabilir. Diğer deneylerde ekip, replikonları, virüsü engellediği bilinen bir antiviral olan remdesivir ile kuluçkaya yatırdı. Rice laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan ilk yazar Inna Ricardo Lax, “Gerçek virüsü engellediği gibi aynı konsantrasyonlarda replikonu da engellediğini bulduk” diyor. “Bu, replikon sisteminin farklı ilaçları test etmek için SARS-CoV-2 için güvenilir bir alternatif olabileceğini gösteriyor.”
Referans: Inna Ricardo-Lax, Joseph M. Luna, Tran Thi Nhu Thao, Jérémie Le Pen, Yingpu Yu, H.-Heinrich Hoffmann, William M. Schneider tarafından “SARS-CoV-2 replikonlarının replikasyonu ve tek döngülü teslimi” , Brandon S. Razooky, Javier Fernandez-Martinez, Fabian Schmidt, Yiska Weisblum, Bettina Salome Trüeb, Inês Berenguer Veiga, Kimberly Schmied, Nadine Ebert, Eleftherios Michailidis, Avery Peace, Francisco J. Sánchez-Rivera, Scott W. Lowe, P. Rout, Theodora Hatziioannou, Paul D. Bieniasz, John T. Poirier, Margaret R. MacDonald, Volker Thiel ve Charles M. Rice, 14 Ekim 2021, Bilim.
DOI: 10.1126/science.abj8430
.