TEM-bild av guldpartikelmärkt renad VLP. Kredit:Raheja et al.
Under den första covid-19-vågen, när Saumitra Das och kollegor sekvenserade tusentals prover varje dag för att kontrollera SARS-CoV-2-varianter som en del av INSACOG, Indiens regerings initiativ för genomövervakning, tävlade de mot tiden för att spåra mutationer som de dök upp. "Om vi ville förutsäga om en av dessa mutationer skulle vara farlig ur ett folkhälsoperspektiv, behövde vi ett analyssystem", säger Das, professor vid Institutionen för mikrobiologi och cellbiologi (MCB), Indian Institute of Science ( IISc).
Analysprotokollet som följs i stor utsträckning involverade att isolera viruset från proverna, skapa flera kopior av viruset och studera dess överföringsförmåga och effektivitet vid inträde i levande celler. Att arbeta med ett så mycket smittsamt virus är farligt och kräver ett Bio Safety Level-3 (BSL-3)-labb, men det finns bara en handfull av dessa labb över hela landet utrustade för att hantera sådana virus.
För att komma till rätta med detta problem har Das och hans team, tillsammans med medarbetare, nu utvecklat och testat en ny virusliknande partikel (VLP) – en icke-infektiös molekyl i nanoskala som liknar och beter sig som viruset men som inte innehåller sitt ursprungliga genetiska material —i en studie publicerad i Microbiology Spectrum .
Sådana VLP:er har flera användningsområden. De kan inte bara användas för att på ett säkert sätt studera effekten av mutationer som kan uppstå i SARS-CoV-2 – utan att behöva en BSL-3-anläggning – utan kan också potentiellt utvecklas till en vaccinkandidat som kan utlösa ett immunsvar i våra kroppar . Soma Das, en forskare vid institutionen för biokemi och en av författarna, tillägger att dessa VLPs också kan användas för att minska tiden det tar att screena läkemedel som kan bekämpa viruset.
VLP:er (synliga som gröna prickar) i celler (markerade med röd färg). Kredit:Raheja et al.
Dass labb har studerat hepatit C-viruset i 28 år. De har visat att VLP kan användas som vaccinkandidater för att utlösa ett immunsvar. När pandemin slog till började Das och hans team arbeta på en VLP för SARS-CoV-2. De var först tvungna att på konstgjord väg syntetisera en VLP med alla fyra strukturella proteiner - spik, hölje, membran och nukleokapsid - som ses i själva viruset. "Den största utmaningen var att uttrycka alla fyra strukturella proteiner tillsammans", säger Harsha Raheja, Ph.D. student vid MCB och första författare till studien.
SARS-CoV-2 replikerar genom att producera varje strukturellt protein separat och sedan sätta ihop dem till ett skal som innehåller det genetiska materialet inuti för att bilda en aktiv viruspartikel. För att återskapa detta valde teamet ett baculovirus - ett virus som påverkar insekter men inte människor - som vektor (bärare) för att syntetisera VLPs, eftersom det har förmågan att producera och sätta ihop alla dessa proteiner och replikera snabbt. Därefter analyserade forskarna VLP under ett transmissionselektronmikroskop och fann att de var lika stabila som den ursprungliga SARS-CoV-2. Vid 4 grader Celsius kunde VLP fästa sig på värdcellytan och vid 37 grader Celsius (normal mänsklig kroppstemperatur) kunde den komma in i cellen.
När teamet injicerade en hög dos av VLPs i möss i labbet, påverkade det inte lever-, lung- eller njurvävnaderna. För att testa dess immunsvar gav de en primär injektion och två booster-shots till mössmodeller med ett mellanrum på 15 dagar, varefter de hittade ett stort antal antikroppar genererade i blodserumet hos mössen. Dessa antikroppar kunde också neutralisera det levande viruset, fann teamet. "Det betyder att de skyddar djuren", förklarar Raheja.
Forskarna har ansökt om patent på sin VLP och hoppas kunna utveckla den till en vaccinkandidat. De planerar också att studera effekten av VLP på andra djurmodeller (med hjälp av expertis från SG Ramachandra, en av uppfinnarna), och så småningom människor. Raheja säger att de också har utvecklat VLP:er som kanske kan erbjuda skydd mot de nyare varianterna som omicron och andra underlinjer. + Utforska vidare
