ТАСС, 4 мая. Биологи вырастили внутри клеток дрожжей первую синтетическую копию коронавируса нового типа. Для этого они поменяли структуру генома SARS-CoV-2 таким образом, что клетки, которые он заразил, начинают светиться. Описание их работы опубликовал научный журнал Nature.
"Мы создали синтетическую версию вируса всего за неделю. Это показывает, что наша система идеально подходит для того, чтобы воссоздавать коронавирусы и другие патогены", – прокомментировал результаты исследования один из его авторов, профессор Бернского университета Фолькер Тиль.
Синтетические копии вирусов достаточно давно стали одним из главных инструментов вирусологов и молекулярных биологов при изучении и борьбе с различными болезнями. К примеру, сейчас ученые используют различные синтетические версии вируса ВИЧ, чьи белки или РНК могут светиться, чтобы наблюдать за тем, как патоген проникает в клетку и как происходит "сборка" его новых копий.
Как правило, для подобных экспериментов нужно много времени и усилий. По словам авторов работы, с SARS-CoV-2 и другими РНК-вирусами с необычно длинным геномом такие опыты ранее вообще не проводили. Дело в том, что фрагменты ДНК, которые используют для воспроизведения вирусных частиц, нестабильны. Был у этих экспериментов и ряд других проблем.
Тиль и его коллеги, в частности, специалисты из российского Сеченовского университета, решили эту проблему. Ученые разработали новую методику "клонирования" вирусов с помощью клеток дрожжей, адаптировав ее для работы со сложными РНК-вирусами.
Подобный подход, так называемое TAR-клонирование, ученые уже давно применяют для того, чтобы собирать крупные ДНК-вирусы, таких как цитомегаловирус и герпес. Однако в случае с РНК-вирусами ее еще не применяли.
Фабрика вирусов
Суть TAR-клонирования заключается в том, что в клетку дрожжей вводятся фрагменты вирусной ДНК из клеток, зараженных РНК-вирусом, или синтезированные вручную. Эти фрагменты генома обработаны таким образом, что дрожжи считают их частью своей собственной кольцевой хромосомы. Дрожжи встраивают эти молекулы ДНК в структуру хромосомы, склеивая их в единое целое.
В результате внутри этой хромосомы оказывается полноценный геном вируса, который можно использовать для производства синтетических вирусных частиц, если преобразовать эту нить ДНК в РНК и ввести ее в подходящий тип клеток.
Используя эту методику, Тиль и его команда попытались клонировать SARS-CoV-2, разбив геном вируса на 12 частей, которые частично совпадали друг с другом. Ученые расшифровали эти фрагменты вирусной ДНК, после чего они вставили в часть из них ген GFP, которые заставляет зараженную клетку светиться. Затем все эти последовательности отправили в одну из биотехнологических компаний для синтеза.
Researchers of @unibern have cloned the new #Coronavirus in a high security lab. These clones help laboratories worldwide to test corona samples and develop new #vaccines. @BLV_OSAV_USAV #Covid19
— Universität Bern (@unibern) May 4, 2020
Ее специалисты справились с этой задачей частично, подготовив лишь десять фрагментов вирусной ДНК. Поэтому ученым пришлось самостоятельно синтезировать два недостающих фрагмента с помощью образцов вируса из тела одного из первых европейских носителей коронавирусной инфекции.
Все эти процедуры по расшифровке и подготовке фрагментов ДНК, как отмечают исследователи, заняли у них около месяца, а сборка генома вируса внутри клеток дрожжей потребовала еще неделю работы. В итоге биологи получили первую синтетическую версию SARS-CoV-2, которая по структуре и свойствам была полностью идентична ее естественному прототипу, за исключением наличия гена GFP в ее геноме.
Этот вирус, как отмечают исследователи, можно использовать как для изучения процесса заражения COVID-19, так и для проверки потенциальных лекарств и вакцин от коронавируса. В частности, швейцарские и российские биологи уже использовали новый вирус для того, чтобы подтвердить, что ремдесивир, экспериментальное лекарство от лихорадки Эбола, может подавлять коронавирусную инфекцию.
