Peneliti Temukan Alasan Varian Delta Lebih Mudah Menginfeksi dan Menular

Majalah Farmasetika – Seperti yang telah diketahui bahwa varian Delta dari pandemi coronavirus lebih dari dua kali lebih menular daripada jenis sebelumnya. Namun, apa yang mendorong kemampuan Delta untuk menyebar begitu cepat belum jelas.

Sekarang, strategi laboratorium baru yang memungkinkan untuk mempelajari dengan cepat dan aman efek mutasi pada varian SARS-CoV-2 telah memberikan satu jawaban: mutasi yang sedikit diperhatikan di Delta yang memungkinkan virus memasukkan lebih banyak kode genetiknya ke dalam sel inang, sehingga meningkatkan kemungkinan bahwa setiap sel yang terinfeksi akan menyebarkan virus ke sel lain.

Penemuan telah diterbitkan kemarin (4/11/2021) di Science, adalah “masalah besar,” kata Michael Summers, ahli biologi struktural di University of Maryland, Baltimore County—bukan hanya karena membantu menjelaskan kerusakan Delta.

Sistem baru, yang dikembangkan oleh pemenang Hadiah Nobel Jennifer Doudna dari University of California (UC), Berkeley, dan rekan-rekannya, adalah alat yang ampuh untuk memahami varian SARS-CoV-2 saat ini dan mengeksplorasi bagaimana varian masa depan dapat mempengaruhi pandemi, katanya. mengatakan.

“Sistem yang dia kembangkan memungkinkan Anda untuk melihat setiap mutasi dan pengaruhnya pada bagian-bagian penting dari replikasi virus. … Itu sekarang dapat dipelajari dengan cara yang jauh lebih mudah oleh lebih banyak ilmuwan.” ujar Doudna.

Para peneliti yang menganalisis bagaimana mutasi pada genom virus corona memengaruhi aktivitasnya telah berkonsentrasi pada protein lonjakan, yang melapisi permukaan virus dan memungkinkannya menyerang sel manusia. Itu sebagian karena, selain dengan sengaja memutasikan virus dan mengujinya—penelitian yang membutuhkan fasilitas keamanan hayati tingkat tinggi—alat terbaik untuk menyelidiki mutasi individu adalah apa yang disebut “pseudovirus”, sebuah konstruksi yang dibuat dari virus yang berbeda, seringkali lentivirus. , yang dapat mengekspresikan protein virus corona di permukaannya. Tetapi lentivirus hanya mengekspresikan lonjakan, bukan tiga protein struktural SARS-CoV-2 lainnya.

Doudna dan timnya membuat alat baru dengan mengubah konstruksi lab yang disebut partikel mirip virus (VLP), yang berisi semua protein struktural virus tetapi tidak memiliki genomnya. Dari luar, VLP SARS-CoV-2 terlihat persis seperti virus lengkap. Itu dapat mengikat dengan sel-sel di laboratorium dan menyerang mereka. Tetapi karena genom RNA virus dilucuti, ia tidak dapat membajak mesin sel untuk bereplikasi dan keluar dari sel inang untuk menginfeksi lebih banyak sel.

“Ini tiket sekali jalan. Itu tidak menyebar,” kata Charles Rice, ahli virologi molekuler di Universitas Rockefeller.

Doudna dan rekan-rekannya, termasuk rekan penulis senior Melanie Ott, seorang ahli virologi dan direktur Gladstone Institute of Virology, menambahkan inovasi baru ke sistem VLP. Mereka memasukkan potongan messenger RNA (mRNA) yang menyebabkan sel yang diserang oleh VLP menyala dan bersinar. Semakin terang sel bersinar setelah terinfeksi VLP, semakin banyak mRNA yang berhasil dikirimkan oleh VLP.

Selanjutnya, para peneliti mengubah protein VLP dengan berbagai mutasi. Salah satunya adalah R203M, mutasi yang ditemukan di Delta yang mengubah nukleokapsid (N), protein yang terselip di dalam virus yang mengemas genom RNA-nya. Protein N adalah pemain sentral dalam replikasi virus, dengan peran yang mencakup menstabilkan dan melepaskan materi genetik virus. Dan itu mengandung titik panas mutasi: peregangan tujuh asam amino yang bermutasi di setiap varian SARS-CoV-2 yang menarik atau menjadi perhatian di sebagian besar sampel yang dipelajari. R203M adalah salah satu mutasi di hot spot ini.

Pekerjaan itu “mengungkapkan kejutan,” kata Doudna. Menurut intensitas pancaran VLP, “Satu perubahan asam amino yang ditemukan dalam protein nukleokapsid Delta mengisi partikel dengan mRNA 10 kali lebih banyak dibandingkan dengan virus asli!” Sel yang terinfeksi VLP yang membawa mutasi N yang ditemukan pada varian Alpha dan Gamma masing-masing bersinar 7,5 dan 4,2 kali lebih terang.

Para ilmuwan selanjutnya menguji virus corona asli yang direkayasa untuk memasukkan mutasi R203M, dalam kondisi keamanan hayati laboratorium yang sesuai. Setelah menyerang sel paru-paru di laboratorium, virus yang bermutasi menghasilkan virus menular 51 kali lebih banyak daripada strain SARS-CoV-2 asli.

Pada orang yang terinfeksi virus corona, sebagian kecil partikel virus yang dihasilkan oleh sel sebenarnya terus menginfeksi sel lain, sebagian karena banyak partikel virus kekurangan sebagian atau seluruh genom RNA virus. Jadi mutasi yang membuat virus lebih efisien dalam menempatkan RNA di dalam sel inang dapat meningkatkan jumlah partikel infeksius yang dihasilkan.

“Mutasi yang ditemukan di Delta ini … membuat virus lebih baik dalam membuat partikel infeksius dan karena itu, menyebar lebih cepat,” kata Abdullah Syed, seorang insinyur biomedis di Gladstone Institute of Data Science and Biotechnology, dan salah satu peneliti pertama makalah tersebut.

Temuan ini memiliki implikasi untuk perawatan, kata Shan Lu, ahli biologi sel di UC San Diego yang mempelajari protein N. “Lapangan dapat berpikir lebih banyak tentang menargetkan protein nukleokapsid untuk benar-benar membantu mengendalikan infeksi dan membantu merawat pasien.”

Para peneliti sekarang mencoba memahami bagaimana mutasi Delta R203M dan lainnya di N meningkatkan perakitan partikel virus dan pengiriman mRNA mereka ke sel inang. Mereka akan menyelidiki apakah protein inang terlibat. Jika demikian, menargetkannya dengan obat bisa menjadi cara yang efektif untuk menghentikan penyebaran Delta.

Para ilmuwan juga senang dengan sistem VLP baru, yang akan memungkinkan para peneliti tanpa akses keamanan hayati tingkat tinggi untuk mempelajari bagaimana keempat protein struktural virus corona bekerja untuk merakit virus, membantunya bertunas dari sel, dan menyerang sel lain. Jasmine Cubuk, seorang ahli biokimia dan biofisika di Universitas Washington di St. Louis yang mempelajari protein SARS-CoV-2 N, menyebutnya sebagai “alat yang menarik dan sangat ampuh.”

Rice memperingatkan bahwa VLP baru adalah sistem model yang mungkin tidak selalu meniru yang asli. Para peneliti masih perlu bekerja dengan virus asli di laboratorium keamanan hayati yang canggih. “Pada akhirnya jika Anda benar-benar ingin memahami bagaimana mutasi ini memengaruhi proses replikasi virus dasar, Anda harus memasukkan [mutasi] ke dalam virus dan mempelajarinya.”

Tapi dia memuji alat baru itu. “Ini benar-benar menyediakan sistem yang luar biasa untuk mempelajari perakitan virus corona dan juga untuk mencari obat-obatan, untuk inhibitor yang mengganggu proses ini.”

Sumber

Why is Delta so infectious? New lab tool spotlights little noticed mutation that speeds viral spread https://www.science.org/content/article/why-delta-so-infectious-new-lab-tool-spotlights-little-noticed-mutation-speeds-viral-spread