为研究病毒而构建的人工SARS-CoV-2病毒粒子

海德堡马克斯·普朗克医学研究所的科学家和他们在布里斯托尔大学马克斯·普朗克·布里斯托尔最小生物学中心的合作者开发了一种研究Sars-CoV-2的新方法。为了对Sars-CoV-2进行系统和标准化研究，他们构建了极简的合成病毒颗粒，其中可以包含Sars-CoV-2病毒的不同结构，如刺突蛋白。

这使得科学家能够在受控环境下研究单分子机制，他们可以进一步操纵和调整。通过这种技术研究刺突蛋白，他们发现了一种开关机制。刺突蛋白已被证明对病毒-宿主相互作用和感染至关重要。在炎症脂肪酸结合后，刺突蛋白改变其构象，从而对宿主免疫系统变得不那么“可见”。

Sars-CoV-2大流行一直是而且仍然是全球主要卫生问题之一。彻底了解新冠病毒的发病机制和分子机制，为战胜疫情提供了巨大机遇。阐明病毒功能和宿主-病毒相互作用将促进靶向治疗、疫苗或其他预防措施的开发。然而，在实验室环境下对Sars-CoV-2的研究面临许多挑战。一个是实验安全性要求的提高，另一个是研究感染过程中的不同机制，而不是整个发病机制，以更好地理解这些单一过程。

马克斯·普朗克医学研究所的研究人员及其合作者利用他们在自下而上合成生物学方面的专业知识克服了其中一些挑战。在他们的研究中，他们开发了人造Sars-CoV-2病毒粒子。病毒粒子具有与天然病毒相似的结构，但不包含任何遗传信息。因此，它们可以安全使用。“对我们来说更重要的是，当我们从零开始构建这些合成病毒粒子时，我们可以精确地设计它们的组成和结构。这使我们能够对不同的机制进行非常系统的、循序渐进的研究，”该论文的第一作者、前马克斯·普朗克医学研究所博士后、现任牛津大学博士后Oskar Staufer说。因此，他认为在大量分析和表征管道中使用合成的病毒样颗粒来研究病毒的巨大潜力，超出了目前对Sars-CoV-2的应用。

他们首先使用人工极简病毒粒子研究炎症脂肪酸对Sars-CoV-2刺突蛋白的影响。炎症脂肪酸会在身体发生任何炎症时释放出来，它们有助于促进免疫反应和愈合过程。刺突蛋白对宿主-病毒相互作用至关重要。一方面，病毒利用刺突蛋白与宿主细胞ACE2受体结合。这使得病毒与宿主细胞融合并释放其遗传信息。另一方面，宿主产生的抗体可以与刺突蛋白结合，从而将病毒标记为免疫系统的目标。之前已经知道，刺突蛋白有一个独特的区域，炎症脂肪酸可以在那里结合。然而，这种结合袋的功能以前并不清楚。

马克斯·普朗克医学研究所的研究人员和布里斯托尔的合作者现在使用人工Sars-CoV-2病毒粒子来研究这一确切机制。他们表明，当与脂肪酸结合时，刺突蛋白改变了其构象并“折叠”。结果，与宿主的ACE2受体结合不再可能，能与该蛋白结合的抗体减少。研究人员现在可以开始理解为什么病毒会使用这种退缩机制，并确定这些信息是否可以用于制定治疗策略。通过在炎症脂肪酸结合时“降低”刺突蛋白，病毒就不那么容易被免疫系统发现。这可能是一种机制，以避免被宿主发现，并在较长时间内产生强烈的免疫反应，并提高总感染效率，”奥斯卡·斯托弗说。然而，科学家们刚刚开始确定折叠机制的功能，但人工病毒粒子的使用将使系统的方法成为可能。“将这样的合成生物学概念应用到一个具有全球影响的问题上，真是令人兴奋!奥斯卡·斯道弗说。

参考:李志强，陈志强，陈志强，Bücher JE，等。合成病毒粒子揭示SARS-CoV-2刺突糖蛋白的脂肪酸偶联适应性免疫原性。Nat审稿．2022; 13(1): 868。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 28446 - x．

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