De COVID-19-pandemie is naar voren gekomen als een van de meest verwoestende wereldwijde gezondheidscrises in de moderne geschiedenis, met wereldwijd miljoenen doden tot gevolg1. Het verantwoordelijke virus, SARS-CoV-2, volgt een complexe levenscyclus die belangrijke fasen omvat zoals infectie, genoomreplicatie, assemblage en uitgang. Het infectieproces begint wanneer het virale spike-eiwit (S) zich bindt aan de gastheercelreceptor, angiotensine-converterend enzym 2 (ACE2), waardoor de afgifte van het virale genoom in de gastheercel 2,3 wordt vergemakkelijkt. Het virale RNA-afhankelijke RNA-polymerase (RdRp) katalyseert vervolgens de replicatie van het genomische RNA. Dit RNA, in complex met het nucleocapside-eiwit (N), vormt een stabiele structuur die wordt herkend door het membraaneiwit (M). Het M-eiwit speelt een centrale rol bij virale assemblage door het RNA-N-complex, S, en het envelop-eiwit (E)4,5 te rekruteren. Na assemblage voltooit het virion zijn uitgang via een niet-canonieke lysosoom-gemedieerde handelsroute6.
Als reactie op de pandemie zijn aanzienlijke wereldwijde middelen gemobiliseerd om vaccins, neutraliserende antilichamen en antivirale geneesmiddelen te ontwikkelen. De evaluatie van deze interventies is van essentieel belang geweest bij het bevorderen van SARS-CoV-2-onderzoek7. Het bestuderen van het levende virus brengt echter aanzienlijke logistieke uitdagingen met zich mee, aangezien experimenten met het virus moeten worden uitgevoerd in laboratoria van bioveiligheidsniveau 3 (BSL-3). De beperkte beschikbaarheid van BSL-3-faciliteiten heeft het tempo van het onderzoek naar het begrijpen en bestrijden van SARS-CoV-2 beperkt.
Om deze uitdagingen aan te gaan, zijn twee belangrijke systemen - virusachtig deeltje (VLP) en lentivirale pseudotypering - op grote schaal toegepast in SARS-CoV-2-onderzoek, die beide geen BSL-3-inperking vereisen8. Het VLP-systeem omvat de co-transfectie van cellen met genen die coderen voor virale structurele eiwitten, waaronder M, S, E en N, die samen virusachtige deeltjes genereren. Deze deeltjes bootsen de structurele en functionele eigenschappen van het virus na, waardoor ze een waardevol hulpmiddel zijn voor het bestuderen van belangrijke processen in de levenscyclus van SARS-CoV-2, en zelfs een effectief antigeen voor de ontwikkeling van vaccins 9,10,11.
Omgekeerd omvat het lentivirale pseudotyperingssysteem het vervangen van het vesiculaire stomatitisvirus (VSV) G-eiwit in lentivirus door SARS-CoV-2 S-eiwit, waardoor de productie van lentivirale deeltjes mogelijk wordt die reportergenen zoals luciferase of GFP kunnen bevatten. Dit systeem is vooral nuttig voor het onderzoeken van neutraliserende antilichamen die de S-ACE2-interactie blokkeren12. Lentivirale pseudotypering weerspiegelt echter niet de assemblage of uitgang van SARS-CoV-2-virussen vanwege het gebruik van structurele HIV-eiwitten, die de afgifte van deeltjes aan het plasmamembraan mediëren.
Om deze beperkingen te overwinnen, Syed et al. identificeerde onlangs het SARS-CoV-2-verpakkingssignaal in zijn RNA-genoom, wat de specificiteit van het N-eiwit voor virale genoomherkenning aantoont13. Door dit verpakkingssignaal te fuseren met reportergenen, is het mogelijk om deze genen efficiënt op te nemen in SARS-CoV-2-virusachtige deeltjes (SC2-VLP's)13. Deze strategie repliceert niet alleen de SARS-CoV-2-assemblage- en uitgangsprocessen, maar maakt ook de gevoelige meting van infectiestappen mogelijk. In deze studie introduceren we de experimentele methodologie voor het gebruik van het SC2-VLP-systeem en belichten we de belangrijkste overwegingen voor het uitvoeren van deze aanpak.