Tijdens de eerste COVID-19-golf, toen Saumitra Das en collega's elke dag duizenden monsters sequencen om te controleren op SARS-CoV-2-varianten als onderdeel van INSACOG, het initiatief voor genoombewaking van de Indiase overheid, raceten ze tegen de klok om mutaties te volgen zoals ze verschenen. "Als we wilden voorspellen of een van deze mutaties gevaarlijk zou zijn vanuit het oogpunt van de volksgezondheid, hadden we een testsysteem nodig", zegt Das, professor aan de afdeling Microbiologie en Celbiologie (MCB), Indian Institute of Science ( IISc).

Het algemeen gevolgde testprotocol omvatte het isoleren van het virus uit de monsters, het maken van meerdere kopieën van het virus en het bestuderen van de overdraagbaarheid en efficiëntie bij het binnendringen van levende cellen. Werken met zo'n zeer besmettelijk virus is gevaarlijk en vereist een laboratorium van Bio Safety Level-3 (BSL-3), maar er zijn slechts een handvol van deze laboratoria in het hele land die zijn uitgerust om met dergelijke virussen om te gaan.

Om dit probleem aan te pakken, hebben Das en zijn team, samen met medewerkers, nu een nieuw virusachtig deeltje (VLP) ontwikkeld en getest - een niet-infectieus molecuul op nanoschaal dat lijkt op en zich gedraagt ​​als het virus, maar geen natuurlijk genetisch materiaal bevat. —in een studie gepubliceerd in Microbiology Spectrum .

Dergelijke VLP's hebben verschillende toepassingen. Ze kunnen niet alleen worden gebruikt om het effect van mutaties die zich kunnen voordoen in SARS-CoV-2 veilig te bestuderen – zonder dat een BSL-3-faciliteit nodig is – maar kunnen mogelijk ook worden ontwikkeld tot een vaccinkandidaat dat een immuunrespons in ons lichaam kan veroorzaken . Soma Das, een wetenschapper bij de afdeling Biochemie en een van de auteurs, voegt eraan toe dat deze VLP's ook kunnen worden gebruikt om de tijd te verkorten die nodig is om medicijnen te screenen die het virus kunnen bestrijden.

Het lab van Das heeft 28 jaar lang het Hepatitis C-virus bestudeerd. Ze hebben aangetoond dat VLP's kunnen worden gebruikt als vaccinkandidaten om een ​​immuunrespons op te wekken. Toen de pandemie toesloeg, begonnen Das en zijn team aan een VLP voor SARS-CoV-2 te werken. Ze moesten eerst een VLP kunstmatig synthetiseren met alle vier de structurele eiwitten - spike, envelop, membraan en nucleocapside - die in het eigenlijke virus worden gezien. "De grootste uitdaging was om alle vier de structurele eiwitten samen tot expressie te brengen", zegt Harsha Raheja, Ph.D. student bij MCB en eerste auteur van de studie.

SARS-CoV-2 repliceert door elk structureel eiwit afzonderlijk te produceren en ze vervolgens samen te voegen tot een schaal die het genetische materiaal bevat om een ​​actief virusdeeltje te vormen. Om dit na te bootsen, koos het team een ​​baculovirus - een virus dat insecten maar niet mensen treft - als de vector (drager) om de VLP's te synthetiseren, omdat het in staat is al deze eiwitten te produceren en te assembleren, en snel te repliceren. Vervolgens analyseerden de onderzoekers de VLP's onder een transmissie-elektronenmicroscoop en ontdekten dat ze net zo stabiel waren als de inheemse SARS-CoV-2. Bij 4 graden Celsius kon de VLP zich hechten aan het oppervlak van de gastheercel en bij 37 graden Celsius (normale menselijke lichaamstemperatuur) kon het de cel binnendringen.

Toen het team een ​​hoge dosis VLP's injecteerde in muizen in het laboratorium, had dit geen invloed op de lever-, long- of nierweefsels. Om de immuunrespons te testen, gaven ze één primaire injectie en twee boosterschoten aan muizenmodellen met een tussenpoos van 15 dagen, waarna ze een groot aantal antilichamen vonden die werden gegenereerd in het bloedserum van de muizen. Deze antilichamen waren ook in staat om het levende virus te neutraliseren, ontdekte het team. "Dit betekent dat ze de dieren beschermen", legt Raheja uit.

De onderzoekers hebben patent aangevraagd op hun VLP en hopen deze te kunnen ontwikkelen tot vaccinkandidaat. Ze zijn ook van plan om het effect van de VLP op andere diermodellen te bestuderen (met behulp van de expertise van SG Ramachandra, een van de uitvinders), en uiteindelijk op mensen. Raheja zegt dat ze ook VLP's hebben ontwikkeld die mogelijk bescherming kunnen bieden tegen de meer recente varianten zoals omicron en andere sublijnen. + Verder verkennen

Nieuwe aanwijzingen helpen verklaren waarom de SARS-CoV-2 omicron-variant zo overdraagbaar is