Czy możemy walczyć z SARS-CoV-2 za pomocą SARS-CoV-2?

Obraz z transmisyjnego mikroskopu elektronowego SARS-CoV-2

  • Wadliwe kopie materiału genetycznego koronawirusów powstają naturalnie podczas replikacji.
  • Niektóre z tych kopii są faktycznie pasożytami: nie mogą samodzielnie się replikować, ale mogą wykorzystywać nienaruszone genomy wirusowe do tworzenia kopii samych siebie i infekowania innych komórek.
  • Naukowcy stworzyli teraz wadliwą wersję SARS-CoV-2, wirusa powodującego COVID-19, który ingeruje i przewyższa oryginalnego wirusa w hodowlach komórkowych.
  • Teoretycznie wstrzyknięcie syntetycznego wirusa osobie z SARS-CoV-2 może doprowadzić do śmierci obu wirusów.

Według wiersza Augustusa De Morgana „Wielkie pchły mają małe pchły na plecach, które mogą je gryźć, a małe pchły mają mniejsze pchły i tak w nieskończoność”.

Wydaje się, że dotyczy to nawet wirusów — najmniejszych ze wszystkich pasożytów — które z kolei mają mniejsze wirusy, które je pasożytują.

Biolodzy z Pennsylvania State University (Penn State) w University Park wykorzystali to uniwersalne prawo natury do stworzenia pasożyta SARS-CoV-2, który ich zdaniem może leczyć COVID-19.

Koronawirusy, takie jak SARS-CoV-2, replikują się, wstrzykując swój molekularny schemat lub genom – który jest pojedynczą nicią RNA – do komórki gospodarza.

Zainfekowana komórka kopiuje genom wirusa i wytwarza kodowane przez siebie białka, które są następnie wykorzystywane do budowy nowych cząsteczek wirusa. Wyrywają się one z komórki i infekują inne komórki.

Czasami jednak podczas procesu kopiowania zdarzają się błędy, które mogą skutkować powstaniem mniejszego genomu, w którym brakuje niektórych genów potrzebnych do wytworzenia białek wirusa.

Sam w sobie ten wadliwy genom nie jest zdolny do tworzenia nowych cząstek wirusa i infekowania innych komórek.

Ale jeśli dzieli komórkę gospodarza z nienaruszoną wersją tego samego genomu wirusowego, może wykorzystać geny drugiej osoby do replikacji i zarażania innych komórek.

Co najważniejsze, ponieważ te wadliwe genomy są mniejsze, mogą replikować się szybciej i przewyższają oryginalny wirus „dzikiego typu”.

Mogą również zakłócać replikację ich dzikiego kuzyna, zdobywając im tytuł wadliwych interferujących genomów (DI).

Syntetyczny SARS-CoV-2

Biolodzy z Penn State zsyntetyzowali wersję DI genomu SARS-CoV-2, która jest o około 90% krótsza niż oryginał.

Okrojony genom wirusowy nie ma oryginalnych genów kodujących białka, ale nadal zawiera instrukcje pakowania się w nowe cząsteczki wirusa.

Naukowcy wprowadzili ten genom do komórek afrykańskich małp zielonych rosnących w hodowli laboratoryjnej. Następnie zainfekowali komórki SARS-CoV-2 typu dzikiego.

Ich wyniki sugerują, że genom DI nie tylko replikuje się 3.3 razy szybciej niż SARS-CoV-2, ale także zakłóca jego replikację.

Zmniejszyło to miano wirusa zainfekowanych komórek o około połowę w ciągu 24 godzin w porównaniu z kontrolnymi kulturami komórkowymi.

„W naszych eksperymentach pokazujemy, że wirus SARS-CoV-2 typu dzikiego faktycznie umożliwia replikację i rozprzestrzenianie się naszego syntetycznego wirusa, skutecznie promując w ten sposób jego własny upadek” – powiedział dr Marco Archetti, profesor biologii w stanie Penn.

„Wersję tego syntetycznego konstruktu można wykorzystać jako autopromocyjną terapię przeciwwirusową dla COVID-19” – dodał.

Badania ukazały się w czasopiśmie PeerJ.

System dostarczania nanocząstek

Autorzy twierdzą, że umożliwiając replikację genomu syntetycznego, SARS-CoV-2 „promuje własny upadek”.

Piszą:

„Chociaż natychmiastowe 50% zmniejszenie obciążenia wirusem, które zaobserwowaliśmy, jest prawdopodobnie niewystarczające do celów terapeutycznych, skuteczność z czasem się nasili (w miarę wzrostu częstotliwości DI), a wyższą początkową skuteczność można uzyskać przy użyciu wektora dostarczania i ulepszonej wersji genomu DI.”

Od czasu napisania artykułu biolodzy z powodzeniem wykorzystują nanocząsteczki do dostarczania wirusa DI do komórek rosnących w kulturze. Obecnie testują je na żywych zwierzętach.

Następnym krokiem będzie powtórzenie ich eksperymentów na hodowlach ludzkich komórek płucnych zakażonych SARS-CoV-2.

"Detonic.shop" zapytał prof. Archetti, czy istnieje ryzyko, że wirus DI może zaostrzyć nadmierną reakcję immunologiczną lub „burzę cytokinową” obserwowaną u osób z ciężkim COVID-19.

„Nie wiemy. Zawsze istnieje reakcja na egzogenny [obcy] RNA, ale nie ma powodu, aby sądzić, że powinna być bardziej dotkliwa niż w przypadku wirusowego RNA” – powiedział.

Dodał, że leczenie może być skuteczniejsze, jeśli zostanie dostarczone wcześniej w przebiegu choroby.

„Prawdopodobnie im wcześniej tym lepiej, ale tego jeszcze nie wiemy” – powiedział.

Czy wirus się odbije?

Carolina B. López, profesor nadzwyczajny mikrobiologii i immunologii w School of Veterinary Medicine w Penn State w Filadelfii, pisała o wadliwych genomach RNA i ich potencjale jako leków przeciwwirusowych.

„Zjawisko interferencji jest rzeczywiste i zostało zademonstrowane w przypadku wielu wirusów, więc nie wątpię, że wadliwy wirus, który stworzyli, koliduje ze standardowym wirusem i zmniejsza jego replikację” – powiedziała MNT.

„Problem polega na tym, że interferencja nie jest mechanizmem „sterylizacji”, tj. nie wyeliminuje standardowego wirusa, a ostatecznie ten standardowy wirus ponownie się podniesie i rozprzestrzeni” – powiedziała.

Wyjaśniła, że ​​zakłócający wirus potrzebuje do rozprzestrzeniania się białek wytwarzanych przez wirusa standardowego. Kiedy te znikną, w wyniku ingerencji, wadliwy wirus „umrze”, co pozwoli na odrodzenie standardowego wirusa.

„Jest to dobrze opisany proces i istnieje ryzyko, że te fale wadliwych i standardowych wirusów doprowadzą do utrzymywania się wirusa. Więc rozwiążesz problem, aby stworzyć inny” – powiedziała.

„To tylko opinia, ale najważniejsze jest to, że należy przeprowadzić więcej badań przed zastosowaniem tych koncepcji w prawdziwym życiu” – podsumowała.

Aby uzyskać aktualne informacje o najnowszych wydarzeniach dotyczących nowego koronawirusa i COVID-19, kliknij tutaj.