科研

首页 - 全部文章 - 科研 - 突破!一周内可快速人工合成活性新冠病毒,助力病毒机制及疫苗研究

突破!一周内可快速人工合成活性新冠病毒,助力病毒机制及疫苗研究

当地时间2020年2月21日,瑞士伯尔尼大学研究团队在BioRxiv发布了人工合成新冠病毒的研究成果。研究团队展示了一种基于酵母的合成基因组学平台的完整功能,该平台可用于多种RNA病毒的重建,包括冠状病毒。结果显示,研究团队无需从患者样本中提取完整的病毒基因,在获得合成DNA片段后的一周内,利用该平台即可快速合成大量有活性的新冠病毒。该技术提供了新冠病毒的快速合成途径,有助于监测新冠病毒变体,对爆发的病毒疫情快速做出反应,减少病毒变异给研究带来的困难。

为有效遏制新冠病毒疫情的扩散,除了加速寻找有效治疗药物,开发预防新冠病毒的疫苗也很重要。反向遗传学的出现改变了我们对病毒发病机理和疫苗开发的见解。RNA病毒的反向遗传系统通过定向修饰病毒的基因组序列,检测合成病毒的表型,可在体内有效地研究病毒基因结构、功能和病毒-宿主相互作用。此外,根据合成DNA产生病毒可以避免病毒供应有限的限制。

寻找治疗药物、开发疫苗都需要活的新冠病毒。虽然大肠杆菌在许多病毒基因组克隆中非常有用,但就组装和稳定地维持全长分子克隆而言,大肠杆菌对于一些新兴的RNA病毒(例如冠状病毒)的克隆仍存在缺陷。因此,基于反向遗传学开发一种快速有效的RNA病毒合成基因组学平台,将有助于新型病毒治疗药物、疫苗的研究开发。

图:合成基因组学平台设计思路,来源:BioRxiv

该平台的具体设计思路为,首先根据已公布的病毒RNA序列构建反义DNA序列。利用酿酒酵母的同源重组系统,反义DNA可在酵母菌中重组成完整的基因序列,其中引入的绿色荧光蛋白GFP序列,有助于后续检测。随后,研究人员利用T7 RNA聚合酶,在体外将反义DNA序列转录成具有感染性的病毒RNA。将RNA导入正常细胞完成RNA病毒的合成。

为检测该酵母反向遗传学平台产生RNA病毒的效果,研究团队首先测试了鼠肝炎病毒A59株,检测结果显示,克隆中> 90%为阳性,表明基因序列可在酵母中高效组装。研究团队随机选择两个克隆进行体外转录并转染,在转染的细胞中很容易在48小时内检测到两个克隆,表明感染性病毒已成功恢复。通过评估,产生的病毒与亲代病毒没有区别。

图:新冠病毒的人工合成,来源:BioRxiv

针对新出现的新型冠状病毒,研究团队检测了合成基因组学平台对重建该病毒的适用性。在获得新冠病毒的DNA片段后,研究人员将新冠病毒反义DNA序列拆成了12个长为0.5-3.4 kbp具有重叠末端序列的DNA片段,并引入绿色荧光蛋白GFP序列。最终发现,反义DNA转录的病毒RNA能够感染正常的VeroE6细胞,并发出荧光。值得注意的是,产生活性新冠病毒的整个流程可在一周内完成。

图:其他RNA病毒的合成检测,来源:BioRxiv

此外,研究团队对其他RNA病毒的全合成也进行了检测,包括中东呼吸综合症冠状病毒(MERS-CoV)、黄病毒以及副粘病毒等。研究团队表示,该平台的建立突破了病毒来源的限制,能够在一周内大量生产活性病毒。希望这款快速、强大和通用的合成基因组学平台能为许多新兴RNA病毒的分子生物学和发病机理提供新见解,尤其是实时表征正在爆发的新冠病毒的功能。

参考资料:
Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platform
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.21.959817v1.full.pdf

(0)

本文由 测序中国 作者:陈初夏 发表,转载请注明来源!

热评文章