$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Ludzki wirus RSV jest główną przyczyną hospitalizacji z powodu ostrej infekcji dróg oddechowych u niemowląt na całym świecie1. Ponadto RSV wiąże się ze znacznym obciążeniem chorobowym u dorosłych porównywalnym z grypą, przy czym większość obciążenia hospitalizacją i śmiertelnością występuje u osób starszych2. Nie ma jeszcze dostępnych szczepionek ani specyficznych leków przeciwwirusowych przeciwko RSV, ale trwają prace nad obiecującymi nowymi lekami3,4. Złożoność i ciężar technik ilościowego oznaczania namnażania RSV utrudniają poszukiwanie leków przeciwwirusowych lub szczepionek, pomimo obecnych znacznych wysiłków. Kwantyfikacja namnażania RSV in vitro opiera się na ogół na pracochłonnych, czasochłonnych i kosztownych metodach, które polegają głównie na analizie efektu cytopatycznego za pomocą mikroskopii, barwienia immunologicznego, testów redukcji płytki nazębnej, ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy odwrotnej transkryptazy (qRT) i testów immunoenzymatycznych immunosorbentów. Wirusy ze zmodyfikowanymi genomami i ekspresją genów reporterowych, takie jak te kodujące GFP, są bardziej odpowiednie do takich badań przesiewowych. W połączeniu z wykorzystaniem automatycznych czytników płytek, rekombinowane wirusy reporterowe przenoszące geny mogą sprawić, że testy te będą bardziej odpowiednie do celów standaryzacji i wysokiej przepustowości.
RSV to otoczkowany, niesegmentowany wirus RNA o ujemnym sensie, który należy do rodzaju Orthopneumovirus z rodziny Pneumoviridae, rząd Mononegavirales5. Genom RSV jest jednoniciowym RNA o ujemnym znaczeniu o wielkości około 15 kb, który zawiera niekodujący region na końcach 3' i 5' zwany Leader i Trailer oraz 10 jednostek transkrypcyjnych kodujących 11 białek. Geny są uporządkowane w następujący sposób: 3'-NS1, NS2, N, P, M, SH, G, F, M2 (kodujące białka M2-1 i M2-2) i L-5'. Genomowe RNA jest ciasno upakowane przez nukleoproteinę N. Wykorzystując enkapsynowany genomowy RNA jako matrycę, wirusowa polimeraza RNA zależna od RNA (RdRp) zapewni transkrypcję i replikację wirusowego RNA. Wirusowy RdRp składa się z dużego białka L, które samo w sobie przenosi aktywność polimerazy nukleotydowej, jego obowiązkowego kofaktora, fosfoproteiny P i białka M2-1, które działa jako wirusowy czynnik transkrypcyjny6. W zakażonych komórkach RSV indukuje tworzenie inkluzji cytoplazmatycznych zwanych ciałami inkluzyjnymi (IB). Morfologicznie podobne inkluzje cytoplazmatyczne zaobserwowano dla kilku Mononegavirales7,8,9,10. Ostatnie badania nad wirusem wścieklizny, wirusem pęcherzykowego zapalenia jamy ustnej (VSV), wirusem Ebola i RSV wykazały, że synteza wirusowego RNA zachodzi w IB, które można zatem uznać za fabryki wirusów8,9,11,12. Fabryki wirusów koncentrują RNA i białka wirusowe niezbędne do syntezy wirusowego RNA, a także zawierają białka komórkowe13,14,15,16,17. IB wykazują funkcjonalny podkompartment zwany granulkami związanymi z IB (IBAG), który koncentruje nowo zsyntetyzowane powstające wirusowe mRNA wraz z białkiem M2-1. Genomowe RNA oraz L, P i N nie są wykrywane w IBAG. IBAG to małe dynamiczne kuliste struktury wewnątrz IB, które wykazują właściwości płynnych organelli12. Pomimo centralnej roli IB w namnażaniu się wirusa, bardzo niewiele wiadomo o naturze, strukturze wewnętrznej, powstawaniu i działaniu tych fabryk wirusów.
Ekspresja genomu wirusa polio z cDNA umożliwiła produkcję pierwszego zakaźnego klonu wirusa w 1981 roku18. W przypadku jednoniciowych ujemnych wirusów RNA dopiero w 1994 r. doszło do produkcji pierwszego wirusa wścieklizny po transfekcji plazmidów do komórek19. Pierwszy oparty na plazmidzie odwrócony system genetyczny dla RSV został opublikowany w 1995 roku20. Genetyka odwrócona doprowadziła do znacznych postępów w dziedzinie wirusologii. Możliwość wprowadzenia określonych modyfikacji do genomu wirusa dostarczyła krytycznych informacji na temat replikacji i patogenezy wirusów RNA. Technologia ta znacznie ułatwiła również opracowanie szczepionek, umożliwiając określone tłumienie poprzez ukierunkowane serie modyfikacji. Modyfikacje genomu, które umożliwiły szybkie ilościowe określenie namnażania się wirusów, znacznie poprawiły badania przesiewowe leków przeciwwirusowych i badanie ich sposobu działania.
Chociaż wcześniej opisano, uzyskanie genetycznie zmodyfikowanych RSV pozostaje delikatną sprawą. W tym miejscu szczegółowo opisujemy protokół tworzenia dwóch typów rekombinowanych HRSV, odpowiednio wyrażających RSV-GFP lub RSV-M2-1-GFP. W tym protokole opisujemy warunki transfekcji potrzebne do uratowania nowych rekombinowanych wirusów, a także ich amplifikację w celu uzyskania szczepów wirusowych o wysokim mianie, odpowiednich do powtarzalnych eksperymentów. Konstrukcja wektorów genetyki odwrotnej per se nie jest tutaj opisana. Opisujemy metody optymalnego zbierania i zamrażania zapasów wirusów. Najdokładniejszą metodą ilościowego oznaczania zakaźnych cząstek wirusa pozostaje test płytki nazębnej. Komórki są zakażane seryjnymi rozcieńczeniami analizowanej zawiesiny i inkubowane z nakładką, która uniemożliwia dyfuzję wolnych cząstek wirusa w supernatancie. W takich warunkach wirus infekuje tylko sąsiadujące ze sobą komórki, tworząc "płytkę" dla każdej początkowej cząsteczki zakaźnej. W konwencjonalnym teście miareczkowania RSV blaszki są ujawniane przez barwienie immunologiczne i zliczane pod obserwacją mikroskopową. Ta metoda jest kosztowna i czasochłonna. Tutaj opisaliśmy bardzo prosty protokół testu blaszek RSV z wykorzystaniem nakładki z celulozy mikrokrystalicznej, która umożliwia tworzenie blaszek widocznych gołym okiem. Pokazujemy, w jaki sposób można wykorzystać RSV-GFP do pomiaru replikacji RSV, a tym samym do ilościowego określenia wpływu leków przeciwwirusowych. Łącząc genetykę odwrotną i technologię obrazowania na żywo, pokazujemy, w jaki sposób RSV-M2-1-GFP pozwala naukowcom wizualizować M2-1 w żywych komórkach i śledzić dynamikę wewnątrzkomórkowych struktur wirusowych, takich jak IB.