MEDICINEPaul Rothlauf, một nhà khoa học thỉnh giảng tại Trường Y Đại học Washington ở St. Louis, làm việc với một loại virus được tạo ra trong phòng thí nghiệm, lây nhiễm các tế bào và tương tác với các kháng thể như virus COVID-19, nhưng thiếu khả năng gây bệnh nặng. Loại virus an toàn hơn này giúp các nhà khoa học không có điều kiện tiếp cận với các cơ sở an toàn sinh học cấp cao có thể tham gia nỗ lực tìm kiếm thuốc hoặc vắc xin cho COVID-19. Credit:Matt Miller

Virus do Lab sản xuất an toàn hơn để làm việc, có thể hỗ trợ các nỗ lực tìm kiếm thuốc, vắc xin.

Tồn tại trong không khí và có khả năng gây chết người, vi rút gây ra COVID-19 chỉ có thể được nghiên cứu một cách an toàn trong các điều kiện an toàn sinh học ở mức độ cao. Các nhà khoa học xử lý virus phải mặc bộ quần áo an toàn sinh học toàn thân với mặt nạ điều áp và làm việc bên trong các phòng thí nghiệm với nhiều tầng ngăn chặn và hệ thống thông gió chuyên dụng. Mặc dù cần thiết để bảo vệ nhân viên phòng thí nghiệm, các biện pháp phòng ngừa an toàn này làm chậm nỗ lực tìm kiếm thuốc và vắc xin cho COVID-19 do nhiều nhà khoa học thiếu khả năng tiếp cận các cơ sở an toàn sinh học cần thiết.

Để giúp khắc phục điều đó, các nhà nghiên cứu tại Đại học Y khoa Washington ở St. Louis đã phát triển một loại virus lai giúp nhiều nhà khoa học có thể tham gia cuộc chiến chống lại đại dịch. Các nhà nghiên cứu đã biến đổi gen của một loại virus nhẹ bằng cách hoán đổi một trong các gen của nó lấy một gen từ SARS-CoV-2, loại virus gây ra COVID-19. Virus lai tạo ra sẽ lây nhiễm vào các tế bào và được nhận biết bởi các kháng thể giống như SARS-CoV-2, nhưng có thể được xử lý trong các điều kiện an toàn thông thường trong phòng thí nghiệm.

Nghiên cứu có sẵn trực tuyến trên Cell Host & Microbe.

“Tôi chưa bao giờ có nhiều yêu cầu đối với một tài liệu khoa học trong một khoảng thời gian ngắn đến như vậy,” đồng tác giả Sean Whelan, Tiến sĩ, Giáo sư Xuất sắc Marvin A. Brennecke và là người đứng đầu Khoa Vi sinh phân tử cho biết. “Chúng tôi đã phân phối virus cho các nhà nghiên cứu ở Argentina, Brazil, Mexico, Canada và tất nhiên, trên toàn nước Mỹ. Chúng tôi có các yêu cầu đang chờ xử lý từ Anh và Đức. Ngay cả trước khi chúng tôi xuất bản, mọi người đã nghe nói rằng chúng tôi đang làm việc này và bắt đầu yêu cầu tài liệu”.

Để tạo ra một mô hình SARS-CoV-2 sẽ an toàn hơn khi xử lý, Whelan và các đồng nghiệp – bao gồm đồng tác giả cao cấp Michael S. Diamond, MD, PhD, Herbert S. Gasser Giáo sư Y khoa và đồng tác giả đầu tiên Brett Case, Tiến sĩ, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Diamond, và Paul W. Rothlauf, một nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm của Whelan – bắt đầu với virus viêm miệng mụn nước (VSV). Loại virus này là công cụ của các phòng thí nghiệm virus học vì nó khá vô hại và dễ thao túng về mặt di truyền. Chủ yếu là virus của gia súc, ngựa và lợn, VSV thỉnh thoảng lây nhiễm sang người, gây ra một bệnh nhẹ giống như cúm kéo dài từ ba đến năm ngày.

Virus có các protein trên bề mặt mà chúng sử dụng để bám vào và lây nhiễm các tế bào. Các nhà nghiên cứu đã loại bỏ gen protein bề mặt của VSV và thay thế nó bằng gen từ SARS-CoV-2, được gọi là đột biến. Việc chuyển đổi đã tạo ra một loại virus mới nhắm vào các tế bào như SARS-CoV-2 nhưng thiếu các gen khác cần thiết để gây ra bệnh nặng. Họ đặt tên là virus lai VSV-SARS-CoV-2.

Sử dụng huyết thanh từ những người sống sót COVID-19 và các kháng thể đã được tinh chế, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng virus lai được nhận dạng bởi các kháng thể rất giống virus SARS-CoV-2 thực sự đến từ bệnh nhân COVID-19. Các kháng thể hoặc huyết thanh ngăn virus lai lây nhiễm vào tế bào cũng ngăn virus SARS-CoV-2 thực sự làm điều đó; các kháng thể hoặc huyết thanh không ngăn chặn được virus lai cũng không thể xác định được SARS-CoV-2 thực sự. Ngoài ra, một phân tử mồi nhử cũng hiệu quả như nhau trong việc định hướng sai cả hai loại virus và ngăn chúng lây nhiễm sang các tế bào.

Whelan nói: “Con người chắc chắn phát triển các kháng thể chống lại các protein SARS-CoV-2 khác, nhưng kháng thể chống lại sự tăng đột biến dường như là quan trọng nhất để bảo vệ. Vì vậy, miễn là virus có protein tăng đột biến, nó sẽ hướng tới hệ thống miễn dịch của con người như SARS-CoV-2, cho tất cả các mục đích.”

Virus lai có thể giúp các nhà khoa học đánh giá một loạt các phương pháp điều trị và phòng ngừa dựa trên kháng thể đối với COVID-19. Virus có thể được sử dụng để đánh giá liệu vắc xin thử nghiệm có tạo ra kháng thể trung hòa hay không, để đo liệu một người sống sót sau COVID-19 có mang đủ kháng thể trung hòa để hiến huyết tương cho bệnh nhân COVID-19 hay không, hoặc để xác định các kháng thể có tiềm năng được phát triển thành thuốc kháng virus.

Diamond, người cũng là giáo sư vi sinh phân tử cho biết: “Một trong những vấn đề trong việc đánh giá kháng thể trung hòa là rất nhiều xét nghiệm này yêu cầu cơ sở BSL-3, và hầu hết các phòng thí nghiệm lâm sàng và các công ty không có cơ sở BSL-3, bệnh học và miễn dịch học. Với loại virus thay thế này, bạn có thể lấy huyết thanh, huyết tương hoặc kháng thể và thực hiện các phân tích thông lượng cao ở mức BSL-2, mà mọi phòng thí nghiệm đều có, mà không có nguy cơ bị nhiễm bệnh. Và chúng tôi biết rằng nó tương quan gần như hoàn hảo với dữ liệu chúng tôi nhận được từ SARS-CoV-2 truyền nhiễm chân chính. ”

Diamond cho biết thêm, vì virus lai trông giống như SARS-CoV-2 đối với hệ thống miễn dịch nhưng không gây bệnh nặng nên nó là một ứng cử viên vắc xin tiềm năng. Ông, Whelan và các đồng nghiệp đang tiến hành các nghiên cứu trên động vật để đánh giá khả năng.

Tham khảo: “Trung hòa kháng thể và ACE2 hòa tan ức chế VSV-SARS-CoV-2 có năng lực sao chép và phân lập lâm sàngSARS-CoV-2
Trường hợpJames Brett, Paul W. Rothlauf, Rita E. Chen, Zhuoming Liu, Haiyan Zhao , Arthur S. Kim, Louis-Marie Bloyet, Qiru Zeng, Stephen Tahan, Lindsay Droit, Ma. Xenia G. Ilagan, Michael A. Tartell, Gaya Amarasinghe, Jeffrey P. Henderson, Shane Miersch, Mart Ustav, Sachdev Sidhu, Herbert W. Virgin, David Wang, Siyuan Ding, Davide Corti, Elitza S. Theel, Daved H. Fremont , Michael S.Diamond và Sean PJ Whelan, ngày 1 tháng 7 năm 2020, Vậtchủ Tế bào và Vi khuẩn.
DOI: 10.1016 / j.chom.2020.06.021

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Viện Y tế Quốc gia (NIH), cấp số R01AI127828, R37AI059371 và U01AI151810, và số hợp đồng 75N93019C00062 và HHSN272201700060C; Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng, số hợp đồng HR001117S0019; và Đại học Washington ở St. Louis.

Nguồn: scitechdaily.com