Oprettelse af en kunstig proteinskal til at bekæmpe COVID-19

Under den første COVID-19-bølge, da Saumitra Das og kolleger sekventerede tusindvis af prøver hver dag for at tjekke for SARS-CoV-2-varianter som en del af INSACOG, Indiens regerings genomovervågningsinitiativ, kæmpede de mod tiden for at spore mutationer som de dukkede op. "Hvis vi ville forudsige, om en af ​​disse mutationer ville være farlig ud fra et folkesundhedsperspektiv, havde vi brug for et assaysystem," siger Das, professor ved Institut for Mikrobiologi og Cellebiologi (MCB), Indian Institute of Science. IISc).

Analyseprotokollen, der blev fulgt i vid udstrækning, involverede isolering af virussen fra prøverne, skabelse af flere kopier af virussen og undersøgelse af dens overførbarhed og effektivitet ved at trænge ind i levende celler. At arbejde med en så meget infektiøs virus er farlig og kræver et Bio Safety Level-3 (BSL-3) laboratorium, men der er kun en håndfuld af disse laboratorier i hele landet, der er udstyret til at håndtere sådanne vira.

For at løse dette problem har Das og hans team sammen med samarbejdspartnere nu udviklet og testet en ny viruslignende partikel (VLP) - et ikke-infektiøst molekyle på nanoskala, der ligner og opfører sig som virussen, men som ikke indeholder dets oprindelige genetiske materiale -i en undersøgelse offentliggjort i Microbiology Spectrum .

Sådanne VLP'er har flere anvendelser. De kan ikke kun bruges til sikkert at studere effekten af ​​mutationer, der kan opstå i SARS-CoV-2 - uden at kræve en BSL-3-facilitet - men kan også potentielt udvikles til en vaccinekandidat, der kan udløse et immunrespons i vores kroppe . Soma Das, en videnskabsmand ved Institut for Biokemi og en af ​​forfatterne, tilføjer, at disse VLP'er også kan bruges til at skære ned på den tid, det tager at screene lægemidler, der kan bekæmpe virussen.

Dass laboratorium har studeret hepatitis C-virussen i 28 år. De har vist, at VLP'er kan bruges som vaccinekandidater til at udløse et immunrespons. Da pandemien ramte, begyndte Das og hans team at arbejde på en VLP for SARS-CoV-2. De skulle først kunstigt syntetisere en VLP med alle de fire strukturelle proteiner - spike, kappe, membran og nucleocapsid - set i den faktiske virus. "Den største udfordring var at udtrykke alle fire strukturelle proteiner sammen," siger Harsha Raheja, Ph.D. studerende på MCB og førsteforfatter på undersøgelsen.

SARS-CoV-2 replikerer ved at producere hvert strukturelt protein separat og derefter samle dem i en skal indeholdende det genetiske materiale indeni for at danne en aktiv viruspartikel. For at genskabe dette valgte holdet en baculovirus - en virus, der påvirker insekter, men ikke mennesker - som vektoren (bæreren) til at syntetisere VLP'erne, da den har evnen til at producere og samle alle disse proteiner og replikere hurtigt. Dernæst analyserede forskerne VLP'erne under et transmissionselektronmikroskop og fandt ud af, at de var lige så stabile som den oprindelige SARS-CoV-2. Ved 4 grader Celsius kunne VLP binde sig til værtscelleoverfladen og ved 37 grader Celsius (normal menneskelig kropstemperatur) var den i stand til at trænge ind i cellen.

Da holdet injicerede en høj dosis VLP'er i mus i laboratoriet, påvirkede det ikke lever-, lunge- eller nyrevæv. For at teste dets immunrespons gav de et primært skud og to booster-skud til musemodeller med et mellemrum på 15 dage, hvorefter de fandt et stort antal antistoffer genereret i musenes blodserum. Disse antistoffer var også i stand til at neutralisere den levende virus, fandt holdet. "Det betyder, at de beskytter dyrene," forklarer Raheja.

Forskerne har søgt om patent på deres VLP og håber at udvikle det til en vaccinekandidat. De planlægger også at studere effekten af ​​VLP på andre dyremodeller (ved at bruge ekspertise fra SG Ramachandra, en af ​​opfinderne), og i sidste ende mennesker. Raheja siger, at de også har udviklet VLP'er, der muligvis kan tilbyde beskyttelse mod de nyere varianter som omicron og andre underafstamninger. + Udforsk yderligere

Nye spor hjælper med at forklare, hvorfor SARS-CoV-2 omicron-varianten er så overførbar