Nature子刊重磅:中国学者构建新冠病毒假病毒系统,揭示其入侵细胞过程

来源: 北京义翘神州科技有限公司   2020-4-4   访问量:1671评论(0)


新冠病毒引发的疫情已经在全球范围内爆发,目前确诊感染人数已经超过100万,并且这一数值还在持续猛增中。随着人们对SARS-CoV-2的认知越来越清晰,科研人员必将开发出有效的治疗药物和疫苗。

病毒复制周期可划分为吸附、侵入、脱壳、病毒大分子的合成以及病毒的装配与释放五个阶段,其中,病毒入侵细胞过程是十分关键的一步。但是,直接用病毒毒株进行研究,需要实验室安全级别达到三级以上,这极大地限制了新冠病毒研究,因此科研人员构建了假病毒假病毒只能感染一次细胞,安全性高,能够模拟病毒入侵细胞的过程。

近日,中国医学科学院/北京协和医学院病原生物学研究所的研究人员在国际顶级学术期刊Nature的子刊Nature Communication上发表题为——Characterization of spike glycoprotein of SARS-CoV-2 on virus entry and its immune cross-reactivity with SARS-CoV的研究论文。此项研究构建SARS-CoV-2 S蛋白假病毒系统和293ThACE2稳转细胞系,以此确定SARS-CoV-2的易感细胞系、病毒受体、侵入途径和蛋白酶激活,揭示了SARS-CoV-2入侵人体细胞的具体分子过程。

义翘神州构建的新冠病毒S蛋白假病毒系统与此相似,同样能够侵染hACE2过表达的293T细胞。

已有研究表明,冠状病毒通过表面的突蛋白S蛋白)与受体结合,从而介导膜融合和病毒入侵。S蛋白含有两个亚基——S1S2,且S1N端和C端可划分为两个独立的结构域——NTDCTD,两者均可作为受体结合域(RBD)

SARS-CoVMERS-CoV都是用CTD来结合它们的受体——人血管紧张素转换酶2hACE2。值得注意的是,已有研究报道,SARS-CoV-2SARS-CoVS蛋白的氨基酸同源性上较高,且同样也以hACE2作为受体。

根据病毒株和细胞类型不同,S蛋白可被一种或几种宿主蛋白酶切割,包括弗林蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶、跨膜丝氨酸蛋白酶2/4(TMPRSS-2/4)和人气道胰蛋白酶样蛋白酶(HAT)。然而,这些蛋白酶能否促进SARS-CoV-2进入细胞仍然是难以捉摸的。

研究人员利用SARS-CoV-2 S蛋白假病毒系统,筛选了一组人和猴细胞系,证实人血管紧张素转换酶2(hACE2)SARS-CoV-2的受体,并在293T/hACE2细胞系中发现SARS-CoV-2主要通过内吞作用进入细胞。

研究人员还通过实验证明组织蛋白酶LSARS-CoV-2 S蛋白激活的关键,胰蛋白酶能够诱导大的合胞体形成。此外,研究者还证实阻断PIKfyveTPC2可以强烈抑制S蛋白介导的入侵过程,这表明PI(3,5)P2信号通路可能是SARS-CoV-2 感染的潜在药物靶点。

该研究还证实SARS-CoV-2S蛋白不如SARS-CoVS蛋白稳定。此外,虽然SARS-CoV-2SARS-CoVS蛋白的氨基酸同源性上较高,但SARS S1蛋白的多克隆抗体——T62(购自义翘神州),仅能抑SARS-CoV S的进入,而不能抑制SARS-CoV-2 S蛋白假病毒进入细胞。进一步的研究表明,SARSCOVID-19患者的恢复期血清仅显示有限的交叉中和,这意味着感染SARS的康复患者并不足以对SARS-CoV-2产生抵抗力

总而言之,此项研究通过构建SARS-CoV-2 S蛋白假病毒系统和293ThACE2稳转细胞系,发现SARS-CoV-2主要通过内吞作用进入人体细胞,而PIKfyveTPC2和组织蛋白酶L在这一过程中发挥关键性作用。

利用假病毒系统将有助于SARS-CoV-2的药物和疫苗的研发。义翘神州构建的SARS-CoV-2 S蛋白假病毒系统使用HIV-1为基础载体转染293细胞,能够表达S蛋白,并携带荧光素酶报告基因。使用假病毒模拟抗体阻断病毒进入细胞的生物过程,检测抗体或血清对假病毒是否具有中和活性。

义翘神州新冠假病毒中和检测服务平台,采用自主构建的SARS-CoV-2 (2019-nCoV) Spike假病毒(PSV001)和ACE2过表达293T细胞系(OEC001),安全性高、可操作性强,已成功对抗体/血清进行中和能力评价。同时,义翘神州还可以开展SARS-COVMERS-COV、流感病毒等研究的假病毒包装及中和检测服务

假病毒中和检测服务内容

效应细胞

293T-ACE2细胞(ACE2过表达)

检测方案

SARS-CoV-2(2019-nCoV) Spike假病毒与待检抗体或血清孵育后侵染293T-ACE2细胞;计算样品的假病毒中和抑制率,评价待检样品的中和效果

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