(SARS-CoV-2-Immagine: con i repliconi, la ricerca su SARS-CoV-2 non deve essere limitata ai laboratori ad alta biosicurezza. Credito: Frank Veronsky/The Rockefeller University).
Per studiare un virus infettivo come SARS-CoV-2, i ricercatori devono seguire protocolli laboriosi e avere accesso a laboratori ad alta biosicurezza. Cercando di rendere tali indagini più sicure, più veloci e accessibili a più team in tutto il mondo, i virologi hanno creato repliconi SARS-CoV-2, RNA autoreplicanti che non sono infettivi, ma per il resto identici al virus reale.
I repliconi imitano quasi ogni aspetto del ciclo di vita virale. Il loro RNA ha tutte le informazioni di cui il virus ha bisogno per replicarsi e fare copie di se stesso, ma manca di istruzioni per creare spike, le proteine che consentono al virus di entrare e infettare le cellule umane. Una volta introdotto nelle cellule in un piatto di laboratorio, un replicone produce una progenie che non è in grado di diffondersi alle cellule vicine.
“Con questo sistema, gli scienziati saranno in grado di indagare su SARS-CoV-2 e le sue varianti, testare farmaci contro di esso e valutare gli anticorpi neutralizzanti, il tutto in modo più rapido e in condizioni di minore biosicurezza”, afferma il premio Nobel Charles M. Rice, un virologo della Rockefeller che ha co-diretto il lavoro con Volker Thiel dell’Università di Berna e dell’Istituto di virologia e immunologia.
Lo studio è pubblicato sulla rivista Science.
Togliere le ruote
I sistemi di repliconi si sono dimostrati strumentali nello sviluppo di farmaci contro altri virus, inclusa l’epatite C. Una volta che Rice e altri hanno creato i repliconi dell’epatite C, altri scienziati sono stati in grado di sviluppare farmaci potenti e sicuri che possono curare efficacemente questa infezione virale cronica.
I repliconi vengono in genere creati clonando genomi di RNA virale in frammenti di DNA nella provetta che possono quindi essere utilizzati per produrre RNA artificialmente. Ma questo metodo non funziona bene per l’RNA del coronavirus, perché è eccezionalmente lungo. Quindi i ricercatori hanno adottato un approccio diverso, utilizzando una piattaforma sviluppata dal gruppo di Volker Thiel, che consente di assemblare genomi di coronavirus da frammenti più piccoli nel lievito, invece che in provetta. Usando questo approccio, hanno creato un genoma del coronavirus privo del segmento di RNA con le istruzioni per la proteina spike.
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“Se il virus fosse un’auto da corsa, ne abbiamo realizzata una versione senza ruote. Ha il motore e tutte le parti che gli permetterebbero di muoversi, ma in realtà non può andare da nessuna parte”, afferma Joseph Luna, postdoc nel laboratorio Rice e co-autore.
Tuttavia, rimuovere la proteina spike pone un problema. Molti studi attuali si concentrano proprio su questo componente della SARS-CoV-2: ad esempio, è l’obiettivo principale della terapia con anticorpi monoclonali. Per rendere i repliconi utili per la ricerca su terapie come gli anticorpi, il team ha espresso la proteina spike separatamente insieme al replicone. I risultati sono stati particelle di consegna di repliconi, virus monouso in grado di fornire repliconi nelle cellule. Queste particelle sono in grado di entrare nelle cellule in modo simile alle particelle di coronavirus, ma sono limitate in termini di contagiosità a esattamente un ciclo di vita virale.
Un’ampia gamma di applicazioni
Gli scienziati affermano che i loro repliconi possono essere utilizzati per sondare come il virus dirotta il macchinario della cellula e come genera nuove copie di se stesso. Inoltre, potrebbero consentire di identificare le proteine umane senza le quali il virus non può replicarsi. Come prova di concetto, il team ha esaminato gli effetti di TMEM41B, una proteina umana precedentemente ritenuta necessaria per la replicazione di SARS-CoV-2. Proprio come l’autentico coronavirus SARS-CoV-2 , i repliconi non potrebbero replicarsi nelle cellule prive di questa proteina.
I repliconi possono essere utilizzati anche per lo screening di librerie chimiche alla ricerca di composti farmaceutici in grado di bloccare la replicazione virale. In altri esperimenti, il team ha incubato i repliconi con Remdesivir, un antivirale noto per inibire il virus. “Abbiamo scoperto che inibisce il replicone alle stesse concentrazioni in cui inibisce il virus reale”, afferma la co-autrice Inna Ricardo Lax, postdoc nel laboratorio Rice. “Dimostra che il sistema replicone può essere un’alternativa affidabile per SARS-CoV-2 per testare diversi farmaci”.
Fonte: Science
