Pandemia COVID-19 stała się jednym z najbardziej niszczycielskich globalnych kryzysów zdrowotnych we współczesnej historii, powodując miliony zgonów na całym świecie1. Odpowiedzialny za to wirus, SARS-CoV-2, przechodzi złożony cykl życiowy, który obejmuje kluczowe etapy, takie jak infekcja, replikacja genomu, montaż i wyjście. Proces infekcji rozpoczyna się, gdy białko kolca wirusa (S) wiąże się z receptorem komórki gospodarza, enzymem konwertującym angiotensynę 2 (ACE2), ułatwiając uwalnianie genomu wirusa do komórki gospodarza2,3. Wirusowa polimeraza RNA zależna od RNA (RdRp) katalizuje następnie replikację genomowego RNA. To RNA, w kompleksie z białkiem nukleokapsydu (N), tworzy stabilną strukturę, która jest rozpoznawana przez białko błonowe (M). Białko M odgrywa kluczową rolę w składaniu wirusa poprzez rekrutację kompleksu RNA-N, S i białka otoczki (E)4,5. Po złożeniu wirion kończy swoją ewakuację przez niekanoniczny szlak transportowy, w którym pośredniczy lizosom6.
W odpowiedzi na pandemię, znaczne globalne zasoby zostały zmobilizowane do opracowania szczepionek, przeciwciał neutralizujących i leków przeciwwirusowych. Ocena tych interwencji miała zasadnicze znaczenie dla postępów w badaniach nad SARS-CoV-27. Jednak badanie żywego wirusa stanowi poważne wyzwanie logistyczne, ponieważ eksperymenty z udziałem wirusa muszą być przeprowadzane w laboratoriach o poziomie bezpieczeństwa biologicznego 3 (BSL-3). Ograniczona dostępność urządzeń BSL-3 ograniczyła tempo badań mających na celu zrozumienie i zwalczanie SARS-CoV-2.
Aby sprostać tym wyzwaniom, w badaniach nad SARS-CoV-2 szeroko zastosowano dwa główne systemy - cząsteczki wirusopodobne (VLP) i pseudotypowanie lentiwirusowe - z których oba nie wymagają zabezpieczenia BSL-38. System VLP polega na kotransfekcji komórek z genami kodującymi białka strukturalne wirusa, w tym M, S, E i N, które razem generują cząsteczki wirusopodobne. Cząstki te naśladują strukturalne i funkcjonalne właściwości wirusa, co czyni je cennym narzędziem do badania kluczowych procesów w cyklu życiowym SARS-CoV-2, a nawet skutecznym antygenem do opracowywania szczepionek9,10,11.
Odwrotnie, system pseudotypowania lentiwirusa polega na zastąpieniu białka G wirusa pęcherzykowego zapalenia jamy ustnej (VSV) w lentiwirusie białkiem S SARS-CoV-2, umożliwiając produkcję cząsteczek lentiwirusowych, które mogą zawierać geny reporterowe, takie jak lucyferazy lub GFP. System ten jest szczególnie przydatny do badania przeciwciał neutralizujących, które blokują interakcję S-ACE212. Jednak pseudotypowanie lentiwirusa nie odzwierciedla składania się lub wychodzenia wirusa SARS-CoV-2 ze względu na zastosowanie białek strukturalnych HIV, które pośredniczą w uwalnianiu cząstek przez błonę plazmatyczną.
Aby przezwyciężyć te ograniczenia, Syed i in. niedawno zidentyfikowali sygnał pakowania SARS-CoV-2 w swoim genomie RNA, co pokazuje specyficzność białka N w rozpoznawaniu genomu wirusa13. Łącząc ten sygnał pakowania z genami reporterowymi, możliwe jest skuteczne włączenie tych genów do cząstek wirusopodobnych SARS-CoV-2 (SC2-VLPs)13. Strategia ta nie tylko replikuje procesy montażu i wychodzenia SARS-CoV-2, ale także pozwala na czuły pomiar etapów infekcji. W niniejszym opracowaniu przedstawiono eksperymentalną metodologię korzystania z systemu SC2-VLP i podkreślono kluczowe kwestie związane z przeprowadzeniem tego podejścia.