Σε μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στον διακομιστή bioRxiv*, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης δημιούργησαν ένα χιμαιρικό ανασυνδυασμένο σοβαρό οξύ αναπνευστικό σύνδρομο κοροναϊού 2 (SARS-CoV-2) που κωδικοποιεί το γονίδιο γλυκοπρωτεΐνης ακίδας (S) του Omicron στη ραχοκοκαλιά ενός προγονικού SARS- CoV-2.
Ιστορικό
Το Omicron BA.1 είναι πλέον η κυρίαρχη παραλλαγή ανησυχίας SARS-CoV-2 (VOC), η οποία είναι εξαιρετικά μεταδοτική σε πλήρως εμβολιασμένους πληθυσμούς και σε αυτούς με επίκτητη ανοσία μετά από φυσική λοίμωξη. Ευτυχώς, προκαλεί ήπια ασθένεια του κορωνοϊού 2019 (COVID-19). Ωστόσο, το Omicron S διαφέρει από το προγονικό προϊόν απομόνωσης SARS-CoV-2, το Wuhan-Hu-1, από 59 μεταλλάξεις αμινοξέων και 37 από αυτές βρίσκονται στην πρωτεΐνη S. Έτσι, οι ερευνητές διερεύνησαν εάν η πρωτεΐνη S ελέγχει την παθογόνο και αντιγονική συμπεριφορά του Omicrons.
Σχετικά με τη μελέτη
Στην παρούσα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τροποποιημένη μορφή αντίδρασης επέκτασης κυκλικής πολυμεράσης (CPER) για να φτιάξουν έναν χιμαιρικό ιό Omi-S. Αυτή η μέθοδος έδωσε 0,5-5 χ 106 μονάδες σχηματισμού πλάκας (PFU) ανά ml αποθεμάτων ιού εντός δύο ημερών από τη διαμόλυνση.
Για μελέτες in vitro, η ομάδα μόλυνα το ένζυμο μετατροπής της αγγειοτενσίνης 2 (ACE2)/ διαμεμβρανική πρωτεάση σερίνης 2 (TMPRSS2)/Caco-2 και κύτταρα Vero E6 με Omi-S σε πολλαπλότητα μόλυνσης (MOI) 0,01 και παρακολούθησε τη διάδοση του ιού με την κυτταρομετρία ροής και τον προσδιορισμό πλάκας. Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν πολυδύναμα προερχόμενα από ανθρώπινα βλαστοκύτταρα κυψελιδικά επιθηλιακά κύτταρα πνεύμονα τύπου 2 (iAT2) για να παρακολουθήσουν την έκκριση ιικών απογόνων στην κορυφαία επιφάνεια των κυττάρων σε 48 ώρες μετά τις λοιμώξεις (hpi) και 96 hpi. Τα κύτταρα iAT2, που αναπτύχθηκαν ως καλλιέργεια διασύνδεσης αέρα-υγρού (ALI), μολύνθηκαν από Omi-S σε ΜΟΙ 2,5.
Περαιτέρω, οι ερευνητές αξιολόγησαν την καταλληλότητα του Omi-S in vivo σε σύγκριση με το Omicron BA.1 σε ποντικούς K18-hACE2. Εμβολίασαν ενδορινικά ποντίκια ηλικίας 12 έως 20 εβδομάδων με 104 PFU Omi-S. Συνέλεξαν πνεύμονες ποντικών σε δύο και τέσσερα dpi για ιολογική και ιστολογική ανάλυση. Επιπλέον, η ομάδα εξέτασε εάν το Omi-S εμφάνιζε παρόμοιο φαινότυπο διαφυγής ανοσοποιητικού με το Omicron που εμφανίζεται στη φύση. Πραγματοποίησαν μια δοκιμασία εξουδετέρωσης πολλαπλών κύκλων σε μια ρύθμιση που μιμείται ένα οροθετικό άτομο.
Ευρήματα μελέτης
Το πρωταρχικό εύρημα της μελέτης ήταν ότι παρόλο που η πρωτεΐνη S είναι η πιο βαριά μεταλλαγμένη θέση στο Omicron, δεν ευθύνεται από μόνη της για την εξασθενημένη μολυσματικότητά της. Έτσι, το Omi-S, ένας χιμαιρικός ανασυνδυασμός με το Omicron S σε μια ραχοκοκαλιά του Wuhan-Hu 1, ανέπτυξε ανθεκτικότητα στο εμβόλιο λόγω της σωρευτικής επίδρασης μεταλλάξεων που κατανέμονται σε όλο το μήκος της πρωτεΐνης S, ειδικά του μοτίβου δέσμευσης υποδοχέα 10 (RBM) μεταλλάξεις. Το RBM φυλάσσεται μέσα στην περιοχή σύνδεσης υποδοχέα (RBD) της περιοχής S1 της πρωτεΐνης S και έρχεται σε άμεση επαφή με τους υποδοχείς ACE2. Δύο μεταλλαγμένα hotspot εντός του RBM προσέδωσαν στο Omicron S την ικανότητα να αντιστέκεται στην εξουδετέρωση. Η μία ήταν η αντικατάσταση E484A και η άλλη περιελάμβανε ένα σύμπλεγμα πέντε υποκαταστάσεων, Q493R, G496S, Q498R, N501Y και Y505H.
Σε in vitro προσδιορισμούς μόλυνσης, το Omi-S εμφάνισε πολύ υψηλότερη αποτελεσματικότητα αντιγραφής από το Omicron. Επιπλέον, σε ποντίκια K18-hACE2, το Omi-S προκάλεσε μια σοβαρή ασθένεια που οδηγεί σε περίπου 80% θνησιμότητα, υποδεικνύοντας ότι οι μεταλλάξεις εκτός του S είναι οι κύριοι καθοριστικοί παράγοντες της εξασθενημένης παθογένειας του Omicron. Οι συγγραφείς τόνισαν την ανάγκη για περαιτέρω μελέτες για τον εντοπισμό αυτών των μεταλλάξεων και την αποσαφήνιση των μηχανισμών δράσης τους. Η μόλυνση με Omi-S, αλλά όχι με το Omicron, προκάλεσε νευρολογικά σημεία, όπως καμπουριασμένη στάση και έλλειψη ανταπόκρισης, σε ποντικούς K18-hACE2. Έδειξε ότι το Omi-S διατήρησε την ιδιότητα της νευροεισβολής και οι καθοριστικοί παράγοντες αυτής της ιδιότητας βρίσκονταν εκτός του S. Επιπλέον, το Omi-S εμφάνισε υψηλότερη τάση για αναπαραγωγή στο βρογχιολικό επιθήλιο.
Οι οροί από άτομα που εμβολιάστηκαν με δύο δόσεις εμβολίου αγγελιαφόρου ριβονουκλεϊκού οξέος (mRNA) COVID-19 εξουδετέρωσαν ελάχιστα το Omicron. Το Omi-S παρουσίασε επίσης παρόμοιες τιμές μισής μέγιστης αραίωσης εξουδετέρωσης (ND50) με το Omicron, υποδηλώνοντας ότι η πρωτεΐνη Omicron S, όταν ενσωματώθηκε σε έναν ιό WT, συμπεριφέρθηκε με τον ίδιο τρόπο όπως στο Omicron.
Περιέργως, τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι η ικανότητα δέσμευσης υποδοχέα του Omicron S παρέμεινε ανέπαφη και υψηλότερη σε σχέση με τα Wuhan-Hu-1 και Delta RBD. Υποδεικνύει ένα εξελισσόμενο Omicron S που εμποδίζει τη δέσμευση αντισωμάτων, αλλά διατηρεί τη δέσμευση των υποδοχέων, ανοίγοντας νέους ερευνητικούς δρόμους. Για παράδειγμα, τα εμβόλια ευρέος φάσματος επόμενης γενιάς για τον COVID-19 θα πρέπει να έχουν πίσσα
