为了研究传染性像SARS-CoV-2这样的病毒，研究人员需要遵循繁琐的规程，并能够进入高生物安全性的实验室。为了使这种调查更安全、更快，并让世界各地更多的团队能够进行，病毒学家创造出了SARS-CoV-2复制子——一种不具传染性但在其他方面与真实病毒相同的自我复制rna。
复制子几乎模拟了病毒生命周期的每一个方面。它们的RNA拥有病毒复制和自我复制所需的所有信息，但缺乏制造刺突的指令，刺突是一种使病毒能够进入并感染人类细胞的蛋白质。复制子一旦被引入培养皿中的细胞中，就会产生无法扩散到邻近细胞的后代。
“有了这个系统，科学家们将能够调查SARS-CoV-2及其变体，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较低的生物安全设置，”诺贝尔奖得主、洛克菲勒病毒学家查尔斯·m·赖斯(Charles M. Rice)说。赖斯与伯尔尼大学(University of Bern)和病毒学与免疫学研究所的沃尔克·泰尔(Volker Thiel)共同领导了这项工作。这项研究发表在《科学》杂志 上
把轮子卸下来
复制子系统已被证明在抗其他病毒(包括丙型肝炎病毒)的药物开发中发挥了重要作用。一旦Rice和其他人创造出丙型肝炎复制子，其他科学家就能够开发出有效且安全的药物，有效治疗这种慢性病毒感染。
复制子通常是通过在试管中将病毒RNA基因组克隆成DNA片段，然后用这些DNA片段人工制造RNA而产生的。但这种方法对冠状病毒RNA不起作用，因为它特别长。因此，研究人员采用了一种不同的方法，使用Volker Thiel的团队开发的平台，使从酵母中更小的片段组装冠状病毒基因组成为可能，而不是在试管中。
通过这种方法，他们创造了一个缺乏带有刺突蛋白指令的RNA片段的冠状病毒基因组。
“如果病毒是一辆赛车，我们做了一个没有轮子的版本。它有引擎，还有所有能让它移动的部件，但实际上它不能去任何地方，”莱斯实验室的博士后和联合第一作者约瑟夫·卢纳(Joseph Luna)说。
然而，去除刺突蛋白会带来一个问题。目前许多研究都集中在sars - cov -2的这一成分上，例如，它是单克隆抗体治疗的主要靶点。为了使复制子对抗体等疗法的研究有用，研究小组将刺突蛋白与复制子一起单独表达。结果就是复制子传递粒子，一种可以将复制子传递到细胞中的一次性病毒。这些颗粒能够以类似于冠状病毒颗粒的方式进入细胞，但其传染性仅限于一个病毒生命周期。
应用范围广
科学家们说，他们的复制子可以用来探测病毒如何劫持细胞自身的机制，以及它如何产生新的自我复制。此外，它们可能使识别人类蛋白质 成为可能，没有这些蛋白质，病毒就无法复制。为了证明这一概念，该团队检测了TMEM41B的效果，TMEM41B是一种人类蛋白质，此前被发现是SARS-CoV-2复制所必需的。就像真正的冠状病毒一样，复制子无法在缺乏这种蛋白质的细胞中复制。
复制子还可以用来筛选化学库中能够阻止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(redesivir)一起孵育，瑞德西韦是一种已知能抑制病毒的抗病毒药物。“我们发现，它抑制复制子的浓度与抑制实际病毒的浓度相同，” 的共同第一作者、莱斯实验室的博士后Inna Ricardo-Lax说。“这表明复制子系统可以作为 SARS-CoV-2 测试不同药物的可靠替代品。”
