Misją cząsteczki wirusa jest transport jej genomu z zainfekowanej komórki gospodarza do niezainfekowanej komórki gospodarza i dostarczenie go do cytoplazmy lub jądra w formie zdolnej do replikacji1. Proces ten jest początkowo wywoływany przez wiązanie się z receptorami komórek gospodarza, a następnie fuzję wirionu i błon komórkowych. W przypadku wirusów otoczkowych, takich jak wirusy grypy, glikoproteiny kolców są odpowiedzialne za wiązanie receptorów i fuzję1,2. Glikoproteiny otoczki wirusa (np. pirogeny, antygeny) biorą udział w wielu ważnych właściwościach i zdarzeniach, takich jak inicjacja cyklu życiowego wirusa (wiązanie i fuzja), patogeneza wirusa, immunogenność, apoptoza komórek gospodarza i tropizm komórkowy, komórkowy szlak endocytarny, a także transmisja międzygatunkowa i reasortacja1,3,4,5,6,7. Badania nad glikoproteinami otoczki wirusowej pomogą nam zrozumieć wiele aspektów procesu infekcji wirusowej. Pseudotypowane cząstki wirusowe (pp), zwane również pseudowirionami lub pseudocząstkami, mogą być generowane za pomocą techniki pseudotypowania8,9,10. Technologia ta została wykorzystana do opracowania pseudotypowanych cząsteczek wielu wirusów, w tym wirusowego zapalenia wątroby typu C11,12, wirusowe zapalenie wątroby typu B13, wirus pęcherzykowego zapalenia jamy ustnej (VSV)14,15 i wirus grypy16,17,18,19. Technologia ta opiera się na białku Gag-Pol lentiwirusów lub innych retrowirusów.
Pseudotypowane cząsteczki wirusa można uzyskać za pomocą systemu trójplazmidowego poprzez kotransfekcję plazmidu ekspresji glikoproteiny otoczki wirusa, plazmidu retrowirusowego bez genu env otoczki i oddzielnego plazmidu reporterowego do komórek producenta pp. Retrowirus jest składany przez białko Gag i pączkuje z zainfekowanej błony komórkowej, która wyraża białko otoczki wirusa1. W związku z tym możliwe jest uzyskanie pps o wysokim mianie grypy przy użyciu białka Gag retrowirusa do produkcji pąków na błonie komórkowej wykazującej ekspresję HA i NA. W naszych poprzednich badaniach HAs/NA we wszystkich kombinacjach były funkcjonalne i zdolne do pełnienia odpowiadających im funkcji w cyklu życiowym wirusa16,17,18,20,21. Te pps są używane do badania cech biologicznych grypy, w tym hemaglutynacji, aktywności neuraminidazy, tropizmu wiążącego receptor HA i zakaźności. Ponieważ kwas hialuronowy i na-czynnik są ważnymi białkami funkcyjnymi powierzchniowo w cyklu życiowym wirusa, niedopasowane HA i NA pochodzące z różnych szczepów grypy mogą częściowo wykazywać reasortację między nimi. W tym przypadku generujemy osiem typów pps grypy, łącząc dwa HA i dwa NA (pochodzące ze szczepu HPAI H5N1 i barwienia H7N9), używając trójplazmidowego systemu pseudotypowania. Te osiem typów pps obejmuje dwa natywne pps, H5N1pp, H7N9pp; dwie niedopasowane pps, (H5+N9)pp, (H7+N1)pp; i cztery pp zawierające tylko jedną glikoproteinę (HA lub NA), H5pp, N1pp, H7pp, N9pp. Badania nad wirusem grypy, takim jak H5N1 i H7N9, są ograniczone wymogami bezpieczeństwa biologicznego. Wszystkie badania szczepów wirusa dzikiej grypy powinny być przeprowadzane w laboratorium o poziomie bezpieczeństwa biologicznego 3 (BSL-3). Technologia pseudotypowanych cząstek wirusa może być wykorzystana do pakowania sztucznego wirionu w warunkach poziomu bezpieczeństwa biologicznego 2 (BSL-2). Dlatego pps stanowi bezpieczniejsze i użyteczne narzędzie do badania procesów zachodzących w wirusie grypy w zależności od jego dwóch głównych glikoprotein: hemaglutyniny (HA) i neuraminidazy (NA).
Ten protokół opisuje generowanie tych pps za pomocą strategii kotransfekcji trójplazmidowej (omówionej w Rysunek 1), jak określić ilościowo pps i wykrywanie zakaźności. Produkcja pp obejmuje trzy rodzaje plazmidów (Rysunek 1). Gen gag-pol, który koduje białko Gag-Pol retrowirusa, został sklonowany z zestawu do pakowania retrowirusa i umieszczony w plazmidzie pcDNA 3.1 i nazwany pcDNA-Gag-Pol. Gen wzmocnionego białka zielonej fluorescencji (eGFP), który koduje białko zielonej fluorescencji, został sklonowany z wektora pTRE-EGFP, wstawiony do plazmidu pcDNA 3.1 i nazwany pcDNA-GFP. Podczas klonowania sekwencja sygnału pakowania (ψ) została dodana za pomocą startera. Geny HA i NA sklonowano do plazmidu pVRC, nazwanego odpowiednio pVRC-HA i pVRC-NA. Ostatni plazmid koduje białko fuzyjne i może być zastąpiony dowolnym innym białkiem fuzyjnym. Nasza platforma do pseudotypowania obejmuje dwa plazmidy ekspresji glikoprotein: pVRC-HA i pVRC-NA. Może to uprościć badania nad reasortacją między różnymi szczepami wirusa w warunkach BSL-2.