Применение псевдовируса Ha-CoV-2 для быстрого количественного определения вариантов SARS-CoV-2 и нейтрализующих антител
8 сентября 2023 г.
В этом протоколе описывается применение нового гибридного псевдовируса альфавируса SARS-CoV-2 (Ha-CoV-2) в качестве платформы для быстрой количественной оценки инфекционности вариантов SARS-CoV-2 и их чувствительности к нейтрализующим антителам.
Мы установили два основных вывода в этом протоколе. Во-первых, наша платформа Ha-CoV-2 демонстрирует, что недавно появившийся подвариант «омикрона» более заразен, чем исходный уханьский штамм. Кроме того, подварианты «омикрона» более устойчивы к нейтрализующим антителам, индуцированным предыдущими штаммами.
Для исследования SARS CoV-2 требуются установки BSL-3, что затрудняет обычным лабораториям мониторинг вариантов SARS-CoV-2 и количественное определение нейтрализующих антител. Наша система Ha-CoV-2 представляет собой вирус псевдотипа, который может использоваться в обычных лабораториях и обеспечивает более быстрый способ количественного определения вариантов вируса и их чувствительности к нейтрализующим антителам. Ha-CoV-2 — это вирусоподобная частица, которая имеет все структурные белки SARS-CoV-2 и напоминает SARS-CoV-2.
Кроме того, Ha-CoV-2 использует альфа-вирусный вектор для надежной и быстрой экспрессии генов, обеспечивая быстрые результаты и высокое соотношение сигнал/шум для отличной воспроизводимости.
Обзор
В данном протоколе описывается использование нового гибридного псевдовируса на основе альфавируса и SARS-CoV-2 (Ha-CoV-2) для экспресс-количественного определения инфекционности вариантов SARS-CoV-2 и их чувствительности к нейтрализующим антителам. Платформа Ha-CoV-2 позволяет эффективно проводить мониторинг вариантов в обычных лабораторных условиях.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Вирусология
- Иммунология
- Инфекционные заболевания
Теоретическая часть
- Исследования SARS-CoV-2 требуют наличия лабораторий уровня BSL-3, что ограничивает доступ к ним.
- Субварианты омикрона демонстрируют повышенную инфекционность и устойчивость к нейтрализующим антителам.
- Ha-CoV-2 имитирует SARS-CoV-2, что способствует проведению более безопасных исследований.
- Платформа использует альфа-вирусный вектор для эффективной экспрессии генов.
Цель исследования
- Разработка более безопасного метода количественного определения вариантов SARS-CoV-2.
- Оценка инфекционности появляющихся вариантов, таких как Omicron.
- Оценка чувствительности вариантов к нейтрализующим антителам.
Используемые методы
- Культивирование и подсчет клеток HEK293T.
- Ко-трансфекция для получения псевдовируса Ha-CoV-2.
- Люциферазный анализ для определения вирусной инфекционности и нейтрализации.
- Серийные разведения нейтрализующих антител для проверки эффективности.
Основные результаты
- Субварианты Omicron продемонстрировали более высокую инфекционность по сравнению с исходным штаммом из Уханя.
- Нейтрализующее антитело 27 BV показало снижение эффективности против Omicron.
- Ha-CoV-2 предоставил надежную платформу для количественной оценки вирусных вариантов.
- Результаты указали на значительную разницу в эффективности нейтрализации между вариантами.
Выводы
- Платформа Ha-CoV-2 является ценным инструментом для исследования SARS-CoV-2.
- Она позволяет проводить более безопасные и доступные исследования инфекционности вирусов и антительного ответа.
- Полученные результаты подчеркивают необходимость постоянного мониторинга резистентности вариантов.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Быстрая количественная оценка инфекционности вариантов SARS-CoV-2 и эффективности нейтрализующих антител имеет решающее значение для реагирования на пандемию, валидации вакцин и мониторинга новых угроз. Платформа на основе псевдовирусов Ha-CoV-2 позволяет проводить высокопроизводительный, воспроизводимый анализ биологии вариантов и иммунного ускользания в стандартных лабораторных условиях. Эта возможность поддерживает принятие решений на уровне портфеля по обновлению вакцин и определению приоритетности терапевтических средств.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет проводить функциональный анализ механизмов проникновения вируса и уклонения от иммунного ответа, специфичных для конкретных вариантов.
- Способствует снижению биологических рисков путем количественной оценки различий в инфекционности вариантов SARS-CoV-2.
- Повышает прогностическую уверенность при выборе мишеней для разработки вакцин и антител.
Скрининг и разработка методов анализа
- Обеспечивает валидированную масштабируемую систему для быстрого скрининга нейтрализующих антител против нескольких вариантов вируса.
- Обеспечивает количественные воспроизводимые показатели люминесценции (люциферазы) и GFP для стандартизации анализа.
- Позволяет проводить высокопроизводительную оценку эффективности соединений или антител в условиях лаборатории уровня BSL-2.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет данные об инфекционности и нейтрализации in vitro со стратегиями трансляционных биомаркеров для мониторинга вариантов.
- Обеспечивает непрерывность процесса от этапа открытия до доклинической валидации вакцин и терапевтических кандидатов.
- Снижает риск неудач на поздних стадиях, предоставляя ранние количественные данные о профилях резистентности вариантов.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Анализ с использованием псевдовируса Ha-CoV-2 охватывает все этапы: от первичного поиска до идентификации ведущих соединений и доклинической оценки, что позволяет оперативно проверять гипотезы и проводить сортировку портфеля разработок.
- Открытия в биологии: Количественная оценка инфекционности вариантов и нейтрализации антителами для уточнения механизмов риска.
- Скрининг: Обеспечивает надежные и воспроизводимые результаты для рабочих процессов скрининга соединений и антител.
- Аналитика: Предоставляет количественные измерения люциферазы и GFP для прямого сравнения эффективности вариантов и антител.
- Трансляционные исследования: Связывает результаты in vitro с принятием решений на доклиническом этапе для разработки интервенций, специфичных для конкретных вариантов.
- Корпоративное повторное использование: Функционирует как многократно используемая платформа для постоянного надзора и быстрого реагирования на появление новых вариантов.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: Повышает достоверность прогнозирования инфекционности вариантов и оценки их способности ускользать от иммунного ответа.
- Операционная ценность: Обеспечивает возможность стандартизированного, масштабируемого и быстрого тестирования в лабораториях уровня BSL-2.
- Стратегическая ценность: Позволяет принимать обоснованные решения о целесообразности дальнейшей разработки вакцин и кандидатных антител.
- Влияние на портфель: Поддерживает приоритизацию мер по борьбе с конкретными вариантами с учетом оценки рисков.
Особенности реализации
- Требуются навыки работы с культурами клеток, вирусным псевдотипированием и количественным анализом анализов.
- Необходим доступ к микропланшетным ридерам для определения люминесценции и стандартной инфраструктуре для культивирования тканей.
- Требуется стандартизация протоколов анализа между группами для обеспечения воспроизводимости.
- Метод может быть адаптирован к новым вариантам SARS-CoV-2 путем обновления конструкций спайкового белка.
- Метод зависит от использования валидированных контролей и референсных антител для сравнительного анализа.
