• Дефектные копии генетического материала коронавирусов возникают естественным образом при их репликации.
  • Некоторые из этих копий фактически являются паразитами: они не могут воспроизводиться сами по себе, но они могут использовать интактные вирусные геномы для создания своих копий и заражения других клеток.
  • Исследователи создали дефектную версию SARS -CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19, который вмешивается в исходный вирус и побеждает его в культурах клеток.
  • Теоретически введение синтетического вируса человеку с SARS-CoV-2 может привести к гибели обоих вирусов.

Согласно стихотворению Августа Де Моргана, «у больших блох на спине есть маленькие блохи, чтобы их кусать, а у маленьких блох есть блохи поменьше, и так до бесконечности ».

Похоже, это верно даже для вирусов - самых маленьких из всех паразитов - которые, в свою очередь, имеют более мелкие вирусы, которые паразитируют на них.

Биологи из Университета штата Пенсильвания (Penn State) в Университетском парке использовали этот универсальный закон природы для создания паразита SARS-CoV-2, который, по их мнению, может лечить COVID-19.

Коронавирусы, такие как SARS-CoV-2, реплицируются, вводя свой молекулярный план или геном, который представляет собой одну цепь РНК, в клетку-хозяин.

Инфицированная клетка копирует вирусный геном и производит белки, которые она кодирует, которые затем используются для создания новых вирусных частиц. Они вырываются из клетки и заражают другие клетки.

Однако иногда в процессе копирования случаются ошибки, которые могут привести к созданию меньшего генома, в котором отсутствуют некоторые из генов, необходимых для создания белков вируса.

Сам по себе этот дефектный геном неспособен создавать новые вирусные частицы и заражать другие клетки.

Но если он разделяет одну клетку-хозяин с интактной версией того же вирусного генома, он может использовать другие гены для репликации и заражения других клеток.

Что особенно важно, поскольку эти дефектные геномы меньше по размеру, они могут размножаться быстрее и превосходить исходный вирус или вирус «дикого типа».

Они также могут вмешиваться в репликацию своего дикого кузена, зарабатывая им титул «дефектные интерферирующие геномы».

Синтетический SARS-CoV-2

Биологи из Пенсильванского университета синтезировали DI-версию генома SARS-CoV-2, которая примерно на 90% короче оригинала.

В сокращенном вирусном геноме отсутствуют исходные гены, кодирующие белок, но он по-прежнему содержит инструкции по упаковке себя в новые вирусные частицы.

Исследователи ввели этот геном в клетки африканских зеленых мартышек, растущие в лабораторной культуре. Затем они заразили клетки SARS-CoV-2 дикого типа.

Их результаты показывают, что геном DI не только реплицируется в 3,3 раза быстрее, чем SARS-CoV-2, но и нарушает его репликацию.

Это снизило вирусную нагрузку инфицированных клеток примерно наполовину в течение 24 часов по сравнению с контрольными культурами клеток .

«В наших экспериментах мы показываем, что вирус SARS-CoV-2 дикого типа действительно способствует репликации и распространению нашего синтетического вируса, тем самым эффективно способствуя его собственному снижению», - сказал Марко Аркетти, доктор философии. , доцент биологии Пенсильванского университета.

«Вариант этой синтетической конструкции может быть использован в качестве саморекламы противовирусной терапии COVID-19», - добавил он.

Исследование опубликовано в журнале PeerJ .

Система доставки наночастиц

Авторы утверждают, что, разрешив репликацию синтетического генома, SARS-CoV-2 «будет способствовать собственной гибели».

Они пишут:

«Хотя немедленное снижение вирусной нагрузки на 50%, которое мы наблюдали, вероятно, недостаточно для терапевтических целей, эффективность со временем будет возрастать (по мере увеличения частоты DI), и более высокая начальная эффективность может быть получена с использованием вектора доставки и улучшенной версии. генома DI ».

С момента написания статьи биологи успешно использовали наночастицы для доставки своего вируса DI в клетки, растущие в культуре. Сейчас они испытывают их на живых животных.

Следующим шагом будет повторение их экспериментов на культурах клеток легких человека, инфицированных SARS-CoV-2.

На вопрос- существует ли риск того, что вирус DI может усугубить чрезмерную иммунную реакцию или «цитокиновый шторм», наблюдаемый у людей с тяжелой формой COVID-19, профессор Аркетти ответил:

«Мы не знаем. Всегда есть реакция на экзогенную [чужеродную] РНК, но нет причин думать, что она должна быть более серьезной, чем на вирусную РНК », - сказал он.

Он добавил, что лечение могло бы быть более эффективным, если бы оно проводилось на более ранней стадии заболевания.

«Вероятно, чем раньше, тем лучше, но мы пока этого не знаем», - сказал он.

Вернется ли вирус в норму?

Каролина Б. Лопес , доцент кафедры микробиологии и иммунологии Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета в Филадельфии, написала о дефектных геномах РНК и их потенциале в качестве противовирусного лечения.

«Явление интерференции реально и было продемонстрировано для множества вирусов, поэтому я не сомневаюсь, что созданный ими дефектный вирус мешает стандартному вирусу и снижает его репликацию», - сказала она  .

«Проблема в том, что вмешательство не является механизмом« стерилизации », то есть оно не устраняет стандартный вирус, и, в конечном итоге, этот стандартный вирус снова подхватит и распространится», - сказала она.

Она объяснила, что мешающему вирусу для распространения необходимы белки, производимые стандартным вирусом. Когда они исчезнут, в результате вмешательства дефектный вирус «умрет», что приведет к возрождению стандартного вируса.

«Это хорошо описанный процесс, и существует риск того, что эти волны дефектных и стандартных вирусов приведут к сохранению вируса. Так что вы решите проблему, чтобы создать другую », - сказала она.

«Это всего лишь мнение, но суть в том, что необходимо провести дополнительные исследования, прежде чем применять эти концепции в реальной жизни», - заключила она.