使用类病毒颗粒,研究人员发现了一个意想不到的解释,解释了为什么某些冠状病毒变种传播速度更快。
在一个 新文 今天发表在杂志上 科学,加州大学伯克利分校和格拉德斯通研究所的创新基因组学研究所 (IGI) 的研究人员使用一种新方法来探索为什么 SARS-COV-2与 Delta 变体一样,比其他变体更具传染性和传染性。
这项新研究是 IGI 的 Jennifer Doudna 实验室和格莱斯顿研究所的 Melanie Ott 实验室之间的合作,使用 病毒- 类似粒子而不是活病毒,一种更安全、更快捷的方式来探索不同的影响 突变 在病毒的 基因组. 对这种方法的初步探索发现了一个令人惊讶的结果:虽然大多数研究都集中在病毒尖峰的突变上 蛋白质 允许病毒侵入人体 细胞,不同蛋白质(核衣壳蛋白)的突变似乎对增强感染性更为重要。
我们与共同第一作者 Abdullah Syed、Taha Y. Taha 和 Takako Tabata 进行了交谈,以帮助解释他们的发现以及这种新方法如何帮助我们为 COVID-19 和其他疾病创造新的治疗方法。 病毒 疾病:
您试图回答的核心问题是什么? 是什么激励你做这个项目?
赛义德: 我们的大问题是,为什么 SARS-CoV-2 的某些变体比其他变体更容易传播或更具传染性? 这是否向我们展示了病毒如何适应人类? 如果有病毒适应人类的常见方式,是否可以利用它来开发治疗方法?
变异体,如 Delta 变异体,病毒的遗传密码略有变化,导致关键蛋白质的版本略有不同。 我们特别感兴趣的是查看遗传密码是否有任何改变以提高病毒组装过程的效率,以及这是否会影响传染性。
什么是装配?
赛义德: 您可以将病毒的生命周期分为三个部分。 第一个是入口:病毒如何进入细胞。 然后是复制:病毒接管细胞的机器以制造更多的蛋白质和制造病毒的遗传物质的副本。 最后一步是组装:将蛋白质放在一起制成外壳,将遗传物质包装在中间以制造新的病毒颗粒以感染其他细胞。
在本文中,您使用类病毒颗粒来研究病毒复制。 什么是病毒样颗粒? 它与病毒有何不同?
塔哈: 从本质上讲,它们具有构成病毒结构的蛋白质,但它们内部没有病毒的遗传物质——它们是空心的。
这些类似病毒的颗粒很酷的一点是,它们在感染细胞时实际上并不复制,因为它们没有基因组。 因此,某人无法感染它们。 这使他们可以安全地在实验室工作。 我们希望尽可能避免使用实际的 SARS-CoV-2 病毒,以确保研究人员的安全。
赛义德: 另一个优点是它们易于制造和修改,因此我们可以制造它们的许多版本并使用它们来测试病毒蛋白中的突变。 制造突变活病毒是一个漫长而缓慢的过程。
我们的关键创新是我们在病毒基因组中发现了一个作为包装信号的序列。 意思是,它指导细胞将基因组包装在蛋白质外壳内。
在这种情况下,病毒基因组由 RNA,不 的DNA. 我们发现,如果我们将包装信号放在不同的 RNA 分子上,该 RNA 分子将被包装到 VLP 中。 这使我们能够研究组装过程并在不同的变体中进行比较。
您对使用 VLP 系统的 Delta 变体有何发现?
田ata 好吧,大多数人都在关注病毒颗粒外部的刺突蛋白。 你可能在新闻中听说过。 但我们发现,人们研究不多的另一种蛋白质,即核衣壳蛋白,是增强传染性的关键。 Delta 变体的核衣壳蛋白发生了变化,使其更具传播性。 这让我们非常惊讶。
为什么其他研究人员不研究核衣壳蛋白?
塔哈: 刺突蛋白更容易研究,因为它位于病毒颗粒的外部。 核衣壳蛋白实际上就在里面,因此要研究它,您要么需要使用真正的病毒,要么使用 VLP! VLP 非常有价值,因为您可以使用它们来研究任何病毒结构蛋白,而不仅仅是刺突蛋白。
赛义德: 您预计刺突蛋白会发生突变,因为略有不同的刺突将有助于它逃避免疫反应。 核衣壳的工作是包装 RNA。 这应该已经被病毒优化了数百万年,所以在这种蛋白质中发现如此多的突变令人惊讶。
为什么核衣壳蛋白的突变可能很重要?
赛义德: 当你被病毒感染时,你的细胞会产生一堆新的病毒颗粒,但其中大部分都没有功能,只有一小部分是完整的,包含所有适当的成分,能够感染下一个细胞。 大多数病毒的效率非常低,因此提高制造完全形成的功能颗粒的效率的突变将增强传播能力。 根据我们的 VLP 工作,这似乎就是这些突变正在做的事情。
Delta变体中的核衣壳蛋白有什么特别之处吗?
赛义德: 在 Delta 变体的核衣壳中发现的突变之一将核衣壳在 VLP 中包装 RNA 的能力提高了 10 倍。 我们发现无论有无突变,粒子总数都相同,但 VLP 中有更多的 RNA。 这与在感染 Delta 变体的人中观察到的情况相符,因为与感染旧变体的人相比,他们在鼻子和喉咙中产生的病毒多 10 倍。
您如何确定您在 VLP 中发现的内容代表了实际病毒发生的情况?
田ata 核衣壳蛋白中的某些突变使 VLP 组装得更好,这表明具有这些突变的实际 SARS-CoV-2 变体会更好地组装并且更具传染性。 因此,为了证实这些结果,我在一个高度受控的实验室环境中工作,并测试了在细胞中 Delta 变体和其他 SARS-CoV-2 变体中发现的突变。 我们发现这些突变增加了病毒的传染性和传播性。 病毒复制速度更快,与我们在 VLP 中看到的结果相匹配。
下一步是什么? 是否可以使用类似的方法来研究其他病毒?
赛义德: 这对其他冠状病毒非常有用。 我们知道,这个病毒家族导致了 2000 年代初期的 SARS 流行,以及当前的大流行。 因此,有一个合理的假设是,来自该家族的更多病毒会在某个时候跳入人类。 但是当这种情况发生时,我们不想培养整个病毒,因为谁知道这些病毒有什么能力或它们有多危险? 所以我们可以制作一个非常安全的系统,可以查看它们,甚至可以查看尚未传播给人类的冠状病毒。 我们可以问,“这些病毒会感染人类吗?”
塔哈: 我们还可以在使用 VLP 系统开发疗法方面做很多工作,因为它比使用真正的病毒更快、更安全。 您还可以测试已经存在的疗法,看看它们是否真的可以对抗这些不同的变体,包括查看 疫苗 针对不同的变种。
发布: 使用病毒样颗粒快速评估 SARS-CoV-2 进化变种
媒体联络: 安迪·默多克