De studie geeft aan dat de belangrijkste determinanten van de pathogeniteit van SARS-CoV-2 buiten het spike-eiwit liggen

In een recente studie gepubliceerd in bioRxiv* Server, onderzoekers van de Boston University hebben een recombinant chimeer chimeer gemaakt van het ernstige acute respiratoire syndroom viraal 2 (SARS-CoV-2) dat codeert voor een verhoogd omicron-achtig glycoproteïne (S)-gen in de ruggengraat van een SARS-CoV-2-isolaat .

achtergrond

Omicron BA.1 is nu de overheersende variant van SARS-CoV-2 of concern (VOC), die zeer overdraagbaar is in volledig gevaccineerde populaties en mensen met verworven immuniteit na natuurlijke infectie. Gelukkig veroorzaakt het milde coronavirusziekte 2019 (COVID-19). Omicron S verschilt echter van het SARS-CoV-2-isolaat, Wuhan-Hu-1, door 59 aminozuurmutaties, waarvan 37 in het S-eiwit. Zo onderzochten de onderzoekers of het S-eiwit het gedrag van het S-eiwit regelt. eiwit Pathogene en antigene Omicrons.

over studeren

In deze studie gebruikten de onderzoekers een gemodificeerde vorm van de cyclische polymerase-extensiereactie (CPER) om het chimere Omi-S-virus te maken. Deze methode produceerde 0,5-5 x 10⁶ Plaquevormende eenheden (PFU) per ml virusvoorraad binnen 2 dagen na transfectie.

voor in het laboratorium In de onderzoeken infecteerde het team angiotensine-converting enzyme 2 (ACE2)/transmembraan serine protease 2 (TMPRSS2)/Caco-2 en Vero E6-cellen met Omi-S bij meervoudige infectie (MOI) van 0,01 en volgde de virale verspreiding door middel van flowcytometrie en test plaque; Vervolgens gebruikten ze iAT2-geïnduceerde pluripotente stamcel-geïnduceerde alveolaire type 2 (iAT2) longcellen om de secretie van virale nakomelingen op het apicale grensvlak van cellen na infectie 48 uur na (HPI) en 96 dpi te volgen. iAT2-cellen, gekweekt als een lucht-vloeistofinterface (ALI) -cultuur, werden geïnfecteerd door Omi-S met een MOI van 2,5.

Verder evalueerden de onderzoekers de Omi-S in vivo Vergelijking met Omicron BA.1 in K18-hACE2-muizen. Ze inoculeerden muizen van 12 tot 20 weken intranasaal met 10⁴ PFU van Omi-S. Ze verzamelden de longen van muizen met een resolutie van 2 en 4 dpi voor virologische en histologische analyse. Verder onderzocht het team of Omi-S een immuunontsnappingsfenotype vertoonde dat vergelijkbaar was met het natuurlijke Omicron. Ze voerden een multi-astron-neutralisatietest uit die een seropositief individu nabootst.

Resultaten

De primaire bevinding van het onderzoek was dat hoewel het S-eiwit de meest gemuteerde plaats in Omicron is, het alleen niet verantwoordelijk is voor de zwakke infectie. Zo ontwikkelde Omi-S, een chimere recombinant met Omicron S in de Wuhan-Hu 1-ruggengraat, vaccinresistentie vanwege het cumulatieve effect van mutaties die langs het S-eiwit zijn verdeeld, met name de tien receptorbindende (RBM) -mutaties. De RBM bevindt zich in het receptorbindende domein (RBD) van het S1-domein van het S-eiwit en maakt direct contact met de ACE2-receptor. Twee significante punten werden toegekend aan mutaties binnen de RBM Omicron S met het vermogen om neutralisatie te weerstaan. Een daarvan was de E484A-vervanging en de andere bestond uit een groep van vijf vervangingen, Q493R, G496S, Q498R, N501Y en Y505H.

in in het laboratorium Infectie-assays vertoonden Omi-S een significant hogere transcriptie-efficiëntie dan Omicron. Bovendien veroorzaakte Omi-S bij K18-hACE2-muizen een ernstige ziekte die resulteerde in ongeveer 80% sterfte, wat aangeeft dat mutaties buiten S de primaire determinanten zijn van de slopende pathogenese van Omicron. De auteurs benadrukken de noodzaak van verdere studies om deze mutaties te identificeren en hun werkingsmechanismen op te helderen. Infectie met Omi-S, maar niet met Omicron, veroorzaakte neurologische symptomen, zoals een gebogen houding en niet-reageren, bij K18-hACE2-muizen. gaf aan dat Omi-S de neurogene eigenschap handhaafde, en de determinanten van deze eigenschap liggen buiten S. Bovendien vertoonde Omi-S een hogere neiging om te prolifereren in het bronchiale epitheel.

Sera van personen die zijn gevaccineerd met twee doses van het slecht geneutraliseerde mRNA COVID-19-vaccin van Omicron. Omi-S vertoonde ook een vergelijkbare halfmaximale neutralisatieverdunning (ND₅₀) waarden als Omicron, wat aangeeft dat het Omicron S-eiwit, wanneer opgenomen in het WT-virus, zich op dezelfde manier gedraagt ​​als in Omicron.

conclusies

Interessant genoeg toonden de onderzoeksresultaten aan dat de Omicron S-receptorbindingscapaciteit intact en hoger bleef voor Wuhan-Hu-1 en Delta RBD’s. Het verwijst naar een geavanceerde Omicron S die de binding van antilichamen blokkeert, maar de interactie tussen de receptoren handhaaft en nieuwe onderzoeksmogelijkheden opent. Grootschalige COVID-19-vaccins van de volgende generatie moeten zich bijvoorbeeld richten op beschermde en structureel beperkte regio’s van S die betrokken zijn bij ACE2-herkenning.

Bovendien toonden de resultaten van de studie aan dat mutaties in het Omicron S-eiwit verantwoordelijk waren voor het vermogen van deze VOC’s om verworven infecties en vaccin-geïnduceerde immuniteit te omzeilen; Ze waren echter niet verantwoordelijk voor de afname van de ommicron-infectie. Identificatie van SARS-CoV-2-eiwitten die pathogeniteit in Omicron aansturen, zou kunnen helpen bij het bedenken van betere diagnoses en mitigatiestrategieën voor COVID-19.

*Belangrijke notitie

bioRxiv publiceert voorlopige wetenschappelijke rapporten die niet onderworpen zijn aan peer review, en daarom niet als afdoend moeten worden beschouwd, die de klinische praktijk/gezondheidsgerelateerd gedrag moeten leiden, of als gevestigde informatie moeten worden behandeld.