سه CoV کشنده که انسان را تحت تأثیر قرار می دهند منشأ مشترک بین انسان و دام دارند، از جمله SARS-CoV-2. این CoV ها خفاش ها را به عنوان مخزن طبیعی خود دارند و یک میزبان واسطه ویروس را به انسان منتقل می کند. انسان‌ها به MERS-CoV از شتر و SARS-CoV از گربه‌های سیوه مبتلا شده‌اند. علاوه بر این، SARS-CoV-2 به احتمال زیاد از راکون به انسان منتقل شده است، زیرا ویروسی با توالی 99.998٪ شباهت به SARS-CoV-2 در فضولات راکون موجود در قفس های فلزی بازار هوانان، ووهان کشف شد. تهدید ظهور گونه های بیماری زا جدید زمانی افزایش می یابد که SARS-CoV-2 سازگار با حیوانات بتواند انسان ها را آلوده کند و از موانع گونه ها عبور کند، همانطور که با راسوها این کار را کرد.
نامزد واکسن MERS-CoV بر اساس رپلیکون RNA
هفت کووید شناخته شده می توانند انسان را آلوده کنند. در میان این کوویدها، HCoV-OC43، HCoV-229E، HCoV-HUK1، و HCoV-NL63 عفونت های خفیفی ایجاد می کنند که با سرماخوردگی های معمولی قابل مقایسه است. از سوی دیگر، کروناویروس سندرم تنفسی خاورمیانه (MERS-CoV)، سندرم تنفسی حاد ویروس کرونا (SARS-CoV)، و SARS-CoV-2، از سوی دیگر، عفونت‌های تنفسی شدید بالقوه کشنده ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، میزان مرگ و میر و قابلیت انتقال سه کووید ویروسی انسانی که به طور قابل توجهی بیماری زا هستند، متفاوت است.
در مورد مطالعه
نویسندگان به دنبال حذف کامل یا جزئی ژن‌های غیر کپی و کپی شده واقع در حوزه‌های ژنوم دیستال بودند تا ایمنی زیستی کپی ساقه SARS-CoV-2 را تقویت کنند تا از احتمال اینکه یک حادثه نوترکیبی با CoVs در گردش می‌تواند مجدداً ویروس‌زایی ویروس را ایجاد کند و جلوگیری کند. پتانسیل انتشار تولید VLPها از خطوط سلولی بسته‌بندی شده که همانندسازی‌های RNA را تکمیل می‌کنند با پروتئین‌های لازم برای انتشار رپلیکون، مؤثرترین روش برای تولید یک رپلیکون RNA با ساقه SARS-CoV-2 بود.
سه کووید انسانی کشنده MERS-CoV، SARS-CoV-2 و SARS-CoV از طریق انتقال انسان و دام به وجود آمدند. پروتئین اسپایک (S) SARS-CoV-2 حاوی یک ناحیه پروتئولیتیک فورین است که فعال‌سازی ویروس را در هر بافتی تسهیل می‌کند و این سویه CoV را قادر می‌سازد تا اساساً بیماری‌زا و پلی‌تروپیک باشد.
این تیم دریافتند که در غیاب مکمل پروتئین پوششی (E)، ذرات ویروس مانند (VLPs) حامل replicon های RNA نوترکیب MERS-CoV-ΔE (rMERS-CoV-ΔE) مسری نیستند. این VLP ها به طور مصنوعی از سلول های آلوده از طریق انجماد-ذوب آزاد شدند و غیر عفونی باقی ماندند که ایمنی آنها را تأیید می کند. یک ایمن‌سازی مشابه rMERS-CoV-ΔE موش‌های تراریخته کراتین 18 انسانی دی‌پپتیدیل پپتیداز 4 (K18-hDPP4) بسیار آسیب‌پذیر را از یک عفونت ویروسی کشنده محافظت کرد.
علاوه بر این، تنوع ژنوم RNA CoV به طور قابل توجهی با سنتز ناپیوسته افزایش می یابد. علاوه بر این، نوترکیبی RNA انتخابی با فرکانس بالا و کمک تشابه مشابه رونویسی CoV بود.
منشاء کوویدهای انسانی
به طور کلی، در دست‌نوشته حاضر، نویسندگان بیان کردند که CoVها وسیع‌ترین ژنوم‌ها را در بین ویروس‌های RNA دارند و می‌توانند مقدار قابل‌توجهی از داده‌ها را بدون ادغام ژنوم‌هایشان در حین تکثیر در سیتوپلاسم سلول ذخیره کنند. رونویسی sgmRNA های CoV، که شامل یک سوئیچ الگو است و یک استراتژی نوترکیبی با فرکانس بالا را تقلید می کند که ممکن است تنوع ژنوم ویروس را ارتقا دهد، برخلاف تکثیر مداوم ویروس، یک روش ناپیوسته بود.
اولین روش برای مهندسی ژنوم‌های CoV با شبیه‌سازی یک نسخه از اسید دئوکسی ریبونوکلئیک مکمل CoV (cDNA) در کروموزوم‌های مصنوعی باکتریایی (BACs) ایجاد شد. این روش برای تولید RNA های خودتکثیر شونده از ژنوم های RNA CoV با حذف گروهی از ژن ها حیاتی است.
رونویسی شامل یک تغییر الگو در طول سنتز RNA رشته منفی زیر ژنومی برای ترکیب یک کپی از توالی رهبر در RNA منفی در حال توسعه است. عواملی مانند تماس های مرتبه بالای RNA-RNA و چسبندگی پروتئین-RNA ویروسی و سلولی در تنظیم رونویسی CoV نقش دارند.
علاوه بر این، تیم به امکان توسعه رویکردی برای طراحی واکسن‌های مشابه RNA که سایر کوویدهای بیماری‌زا برای انسان را هدف قرار می‌دهد، اشاره کرد.
با حذف ژن پروتئین E مورد نیاز برای حدت و مورفوژنز حیاتی ویروسی و ژن های کمکی 4a، 3، 5، و 4b مسئول تضاد ایمنی ذاتی، یک رپلیکون RNA دارای کمبود انتشار با استفاده از MERS-CoV به عنوان الگویی برای تضعیف MERS-CoV ساخته شد. -Δ[4a, 3, 5, 4b, E]. این رپلیکون RNA یک چشم‌انداز واکسن مناسب برای این ویروس و یک پلتفرم جذاب برای تولید واکسن مبتنی بر ناقل بود، زیرا پس از یک ایمن‌سازی منفرد از طریق مسیر داخل بینی در موش‌های تراریخته که گیرنده MERS-CoV را در خود جای داده بودند، به شدت تضعیف شد و ایمنی استریل‌کننده را القا کرد.
CoV ها گروهی از ویروس های ریبونوکلئیک اسید (RNA) با رشته مثبت و پوشش دار هستند که متعلق به Nidovirales سفارش. چهار جنس در داخل وجود دارد Ortocoronavirinae زیرخانواده: بتا، آلفا، دلتا، و GammaCoV. این چهار جنس از ویروس‌ها می‌توانند پرندگان و پستانداران زیادی، حتی انسان‌ها را آلوده کنند و با توجه به اندام و بافت آسیب‌دیده، علائم بالینی مختلفی ایجاد کنند.
SARS-CoV-2 VLPs محافظت کاملی در برابر عفونت‌های ویروسی ارائه می‌دهد، همانطور که با ارزیابی گزینه واکسن replicon RNA با ساقه SARS-CoV-2 در موش‌های تراریخته انسانی K18 انسانی تبدیل‌کننده آنژیوتانسین 2 (hACE2) واکسینه شده به صورت داخل بینی نشان داد. برای تایید بیشتر ایمنی و کارایی واکسن کپی RNA، دانشمندان آن را در حیوانات پستاندار غیر انسانی و مدل های همستر ارزیابی کردند.
نتیجه گیری
زمینه
در بررسی فعلی، محققان مفاهیم کلیدی زیست شناسی CoV را که بر ایجاد رویکردهای ضد ویروسی مانند سنتز و منبع RNA ویروسی تأثیر می گذارد، خلاصه کردند. علاوه بر این، آنها روش‌های جدید کاندید واکسن CoV را بر اساس تکرارهای RNA تولید شده از CoV بررسی کردند.
همانندسازی، رونویسی CoVs و پایداری ژنوم آنها
پلی پروتئین های CoV مانند پلی پروتئین 1a (pp1a) به صورت همزمان و پس از ترجمه به 16 پروتئین غیر ساختاری (nsps) تبدیل می شوند. علاوه بر این، بیشتر CoV nsps مسئول تولید RNA پیام رسان زیر ژنومی (sgmRNA) و تکثیر ژنوم ویروسی هستند. در حالی که تکثیر ژنوم CoV نیاز به سنتز مداوم RNA دارد، رونویسی یک روش ناپیوسته در طول سنتز sgmRNA بود که در بین ویروس‌های RNA عجیب است.
آزمایشگاه نویسندگان قبلاً شبیه‌سازی‌های RNA با نقص انتشار و تکثیر مشتق شده از CoV را به عنوان پلتفرم‌های بالقوه برای توسعه واکسن توسعه داده است. در مقایسه با واکسیناسیون های سنتی مبتنی بر RNA پیام رسان (mRNA)، این نسخه ها از دوز RNA استفاده می کردند که 60 برابر کمتر بود.
حذف حدود پنج ژن جداگانه در زمینه ویروسی سازگار با موش (rMERS-MA30-Δ[4a, 3, 4b, E, 5]) ایمنی رپلیکون RNA بر اساس rMERS-CoV-ΔE را بهبود بخشید. احتمال ترکیب مجدد با سایر CoVهای انسانی، مانند HCoV-229-E، با حذف سایر ژن‌های غیرضروری در RNA، مانند 5 و 3، کاهش یافت. rMERS-MA30-Δ[4a, 3, 4b, E, 5] replicon باعث ایمنی در برابر دوز ویروس کشنده MERS-MA30 و ایمنی ضدعفونی کننده پیشرفته با سطوح آنتی بادی خنثی کننده بالا شد.