Para estudiar un virus tan infeccioso como el SARS-CoV-2 , los investigadores deben seguir protocolos laboriosos y tener acceso a laboratorios de alta bioseguridad. Con el objetivo de hacer que estas investigaciones sean más seguras, más rápidas y accesibles para más equipos en todo el mundo, los virólogos han creado replicones del SARS-CoV-2, ARN autorreplicantes que no son infecciosos, sino idénticos al virus real.
Los replicones imitan casi todos los aspectos del ciclo de vida viral. Su ARN tiene toda la información que el virus necesita para replicarse y hacer copias de sí mismo, pero carece de instrucciones para hacer picos, las proteínas que permiten que el virus ingrese e infecte las células humanas. Una vez introducido en las células en un plato, un replicón produce una progenie que no puede extenderse a las células vecinas.
“Con este sistema, los científicos podrán investigar el SARS-CoV-2 y sus variantes, probar medicamentos contra él y evaluar anticuerpos neutralizantes, todo de una manera más rápida y en entornos de bioseguridad más bajos”, dice el premio Nobel Charles M. Rice. un virólogo de Rockefeller que codirigió el trabajo con Volker Thiel de la Universidad de Berna y el Instituto de Virología e Inmunología. El estudio se publica en la revista Science .
Quitando las ruedas
Los sistemas de replicones han demostrado ser fundamentales en el desarrollo de fármacos contra otros virus, incluida la hepatitis C. Una vez que Rice y otros habían creado replicones de la hepatitis C , otros científicos pudieron desarrollar fármacos potentes y seguros que pueden curar eficazmente esta infección viral crónica.
Los replicones se crean típicamente clonando genomas de ARN viral en fragmentos de ADN en el tubo de ensayo que luego se pueden usar para producir ARN artificialmente. Pero este método no funciona bien para el ARN del coronavirus, porque es excepcionalmente largo. Entonces, los investigadores adoptaron un enfoque diferente, utilizando una plataforma desarrollada por el grupo de Volker Thiel, que hace posible ensamblar genomas de coronavirus a partir de fragmentos más pequeños en levadura, en lugar del tubo de ensayo.
Usando este enfoque, crearon un genoma de coronavirus que carece del segmento de ARN con las instrucciones para la proteína de pico.
“Si el virus fuera un coche de carreras, hicimos una versión que no tiene ruedas. Tiene el motor y todas las partes que le permitirían moverse, pero en realidad no puede ir a ninguna parte ”, dice Joseph Luna, un postdoctorado en el laboratorio de Rice y co-primer autor.
Sin embargo, eliminar la proteína de pico plantea un problema. Muchos estudios actuales se centran en este mismo componente del SARS-CoV-2; por ejemplo, es el objetivo principal de la terapia con anticuerpos monoclonales. Para que los replicones sean útiles para la investigación de terapias como los anticuerpos, el equipo expresó la proteína de pico por separado junto con el replicón. Los resultados fueron partículas de administración de replicones, virus de un solo uso que pueden administrar replicones a las células. Estas partículas son capaces de ingresar a las células de manera similar a las partículas de coronavirus, pero su infecciosidad se limita a exactamente un ciclo de vida viral.
Una amplia gama de aplicaciones.
Los científicos dicen que sus replicones pueden usarse para investigar cómo el virus secuestra la propia maquinaria de la célula y cómo genera nuevas copias de sí mismo. Además, podrían permitir identificar las proteínas humanas sin las cuales el virus no puede replicarse . Como prueba de concepto, el equipo examinó los efectos de TMEM41B, una proteína humana que anteriormente se consideró necesaria para la replicación del SARS-CoV-2. Al igual que el coronavirus auténtico, los replicones no pueden replicarse en células que carecen de esta proteína.
Los replicones también se pueden usar para seleccionar bibliotecas químicas en busca de compuestos farmacológicos capaces de bloquear la replicación viral. En otros experimentos, el equipo incubó los replicones con remdesivir, un antiviral conocido por inhibir el virus. “Descubrimos que inhibe el replicón en las mismas concentraciones que inhibe el virus real”, dice la co-primera autora Inna Ricardo Lax, una postdoctora en el laboratorio de Rice. «Demuestra que el sistema de replicones puede ser una alternativa confiable para que el SARS-CoV-2 pruebe diferentes medicamentos».
Referencia: “Replicación y entrega de ciclo único de replicones de SARS-CoV-2” por Inna Ricardo-Lax, Joseph M. Luna, Tran Thi Nhu Thao, Jérémie Le Pen, Yingpu Yu, H.-Heinrich Hoffmann, William M. Schneider , Brandon S. Razooky, Javier Fernandez-Martinez, Fabian Schmidt, Yiska Weisblum, Bettina Salome Trüeb, Inês Berenguer Veiga, Kimberly Schmied, Nadine Ebert, Eleftherios Michailidis, Avery Peace, Francisco J. Sánchez-Rivera, Scott W. Lowe, Michael P. Rout, Theodora Hatziioannou, Paul D. Bieniasz, John T. Poirier, Margaret R. MacDonald, Volker Thiel y Charles M. Rice, 14 de octubre de 2021, Science .
DOI: 10.1126 / science.abj8430
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