Пандемия COVID-19 стала одним из самых разрушительных глобальных кризисов в области здравоохранения в современной истории, приведшим к миллионам смертей во всеммире1. Вирус SARS-CoV-2 проходит сложный жизненный цикл, включающий такие ключевые этапы, как заражение, репликация генома, сборка и выход. Инфекционный процесс начинается, когда вирусный спайковый белок (S) связывается с рецептором клетки-хозяина, ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2), способствуя высвобождению вирусного генома в клетку-хозяина 2,3. Вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRp) затем катализирует репликацию геномной РНК. Эта РНК в комплексе с нуклеокапсидным белком (N) образует стабильную структуру, которая распознается мембранным белком (M). Белок М играет центральную роль в сборке вируса, рекрутируя комплекс РНК-N, S, и белок оболочки (E)4,5. После сборки вирион завершает свой выход по неканоническому лизосом-опосредованному пути транспортировки6.
В ответ на пандемию были мобилизованы значительные глобальные ресурсы для разработки вакцин, нейтрализующих антител и противовирусных препаратов. Оценка этих вмешательств сыграла важную роль в продвижении исследований SARS-CoV-27. Тем не менее, изучение живого вируса сопряжено со значительными логистическими проблемами, поскольку эксперименты с вирусом должны проводиться в лабораториях уровня биобезопасности 3 (BSL-3). Ограниченная доступность установок BSL-3 ограничивает темпы исследований, направленных на понимание SARS-CoV-2 и борьбу с ним.
Для решения этих проблем в исследованиях SARS-CoV-2 широко используются две основные системы — вирусоподобные частицы (VLP) и лентивирусная псевдотипизация, обе из которых не требуют локализации BSL-38. Система VLP включает в себя котрансфекцию клеток с генами, кодирующими вирусные структурные белки, включая M, S, E и N, которые вместе генерируют вирусоподобные частицы. Эти частицы имитируют структурные и функциональные свойства вируса, что делает их ценным инструментом для изучения ключевых процессов в жизненном цикле SARS-CoV-2 и даже эффективным антигеном для разработки вакцины 9,10,11.
И наоборот, система лентивирусного псевдотипирования включает замену белка G вируса везикулярного стоматита (VSV) в лентивирусе на S-белок SARS-CoV-2, что позволяет производить лентивирусные частицы, которые могут включать репортерные гены, такие как люцифераза или GFP. Эта система особенно полезна для исследования нейтрализующих антител, блокирующих взаимодействие S-ACE212. Тем не менее, лентивирусное псевдотипирование не отражает сборку или выход вируса SARS-CoV-2 из-за использования структурных белков ВИЧ, которые опосредуют высвобождение частиц на плазматической мембране.
Чтобы преодолеть эти ограничения, Syed et al. недавно идентифицировали сигнал упаковки SARS-CoV-2 в его геноме РНК, что демонстрирует специфичность белка N к распознаванию вирусного генома13. Путем слияния этого сигнала упаковки с репортерными генами можно эффективно встраивать эти гены в вирусоподобные частицы SARS-CoV-2 (SC2-VLP)13. Эта стратегия не только воспроизводит процессы сборки и выхода SARS-CoV-2, но и позволяет с высокой точностью измерять этапы заражения. В данном исследовании мы представляем экспериментальную методологию использования системы SC2-VLP и выделяем ключевые соображения для применения этого подхода.