Les chercheurs de Texas Biomed ont développé des virus rapporteurs pour exprimer différentes couleurs pour différentes variantes du SRAS-CoV-2. Cela leur permet de voir facilement si les traitements, les vaccins ou les anticorps neutralisants fonctionnent contre plusieurs variantes en même temps. Crédit : Texas Biomed
Les nouveaux « virus reporters » développés par les chercheurs de Texas Biomed facilitent grandement leur observation SRAS-CoV-2 et ses variantes dans les cellules et les animaux vivants en laboratoire, et permet un dépistage plus rapide des médicaments antiviraux potentiels, des vaccins et des anticorps neutralisants.
Une version du SARS-CoV-2, le virus qui cause COVID-19[feminine maladie, a été modifié avec succès pour briller de mille feux dans les cellules et les tissus animaux, offrant un moyen en temps réel de suivre la propagation et l’intensité de l’infection virale comme cela se produit dans les modèles animaux, rapportent des chercheurs du Texas Biomedical Research Institute (Texas Biomed) dans le journal Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).
« Maintenant, nous pouvons suivre où va le virus dans les modèles animaux pour COVID-19 », a déclaré le virologue Luis Martinez-Sobrido, Ph.D., professeur à Texas Biomed et auteur principal de l’article. “Être capable de voir comment le virus progresse, et quels organes et types de cellules il cible spécifiquement, sera d’une grande aide pour comprendre le virus et optimiser les médicaments et vaccins antiviraux.”
Les chercheurs de Texas Biomed Kevin Chiem, Ph.D. candidat (à gauche) et Chengjin Ye, Ph.D. (à droite) préparez-vous à analyser des échantillons non infectieux de SARS-CoV-2 dans une machine d’imagerie fluorescente dans le laboratoire du professeur Texas Biomed Luis Martinez-Sobrido, Ph.D. Crédit : © Billy Calzada/San Antonio Express-News via ZUMA Press Wire
En plus de suivre le virus, Martinez-Sobrido et ses collaborateurs ont déjà commencé à utiliser les virus rapporteurs pour évaluer l’efficacité des anticorps neutralisants contre différentes variantes préoccupantes, comme cela a été récemment rapporté dans le Journal de virologie.
Allumer les lumières
Pour fabriquer le virus rapporteur, Martinez-Sobrido et son équipe ont combiné plusieurs outils de biologie moléculaire avancés pour ajouter la séquence génétique des protéines « rapporteurs » fluorescentes ou bioluminescentes au code génétique du virus. Au fur et à mesure que le code du virus est répliqué et transcrit, le code des protéines incandescentes l’est également.
Dans une étude antérieure, l’équipe a remplacé l’un des gènes du virus par le gène des protéines incandescentes, mais cela a entraîné un signal très faible – le gène n’a pas été suffisamment exprimé pour être facilement détecté chez les animaux. Pour augmenter la luminosité, les chercheurs ont dû trouver comment faire en sorte que le virus produise de plus grandes quantités de protéines rapporteurs.
À gauche : dans une étude précédente, les recherches de Texas Biomed ont essayé d’échanger un gène viral avec un gène pour les protéines fluorescentes vertes, mais cela n’a pas permis d’exprimer suffisamment de protéines. À droite : dans cette étude, ils ont inséré le gène de la protéine fluorescente à côté de la protéine la plus exprimée du SRAS-CoV-2, et cela a très bien fonctionné. Chaque point vert rapporte une particule virale. Crédit : Texas Biomed
Leur solution : ils ont inséré le gène rapporteur à côté d’un gène différent dans le SARS-CoV-2, plus précisément le gène codant pour la protéine de la nucléocapside. “C’est la protéine la plus exprimée dans le SRAS-CoV-2”, a déclaré le biologiste moléculaire Chengjin Ye, Ph.D., membre du laboratoire de Martinez-Sobrido. Cette fois, le signal était si brillant, « qu’il m’a presque aveuglé quand j’ai regardé à travers le microscope à fluorescence », a-t-il déclaré.
Des écrans plus rapides
Les protéines rapporteurs fonctionnent dans des cellules et des modèles animaux vivants, en combinaison avec des systèmes d’imagerie qui détectent les longueurs d’onde de la lumière émise par les protéines. Être capable d’observer visuellement la charge virale et la localisation offre de nombreux avantages par rapport aux autres méthodes. C’est beaucoup plus simple et plus rapide, ce qui permet d’économiser du temps et des matériaux.
Les nouveaux virus rapporteurs aident les chercheurs à observer la progression de l’infection par le SRAS-CoV-2 dans des modèles de souris transgéniques. Les chiffres indiquent les jours après l’infection et le rouge indique une plus grande quantité de réplication du virus. Ici, la quantité de charge virale signalée dans les poumons augmente au jour 2 après l’infection, puis diminue à nouveau au jour 6 après l’infection. Crédit : Texas Biomed
“Au lieu d’avoir besoin d’une grande équipe pour dépister 2 000 composés pour voir s’ils agissent contre le virus, une personne pourrait le faire avec un virus reporter en quelques heures”, a déclaré Ye.
Il permet également de suivre le virus chez le même animal tout au long de l’infection et du traitement, réduisant ainsi le nombre d’animaux nécessaires pour obtenir des informations similaires.
Variantes de suivi
L’équipe a adapté les virus rapporteurs pour exprimer différentes protéines colorées attachées aux variantes préoccupantes du SRAS-CoV-2, qu’ils ont décrites dans un article séparé dans le Journal de virologie. De manière critique, cette approche leur a permis de tester l’efficacité d’un anticorps neutralisant contre deux variantes dans un même test, en même temps.
Professeur Luis Martinez-Sobrido, Ph.D. Crédit : Texas Biomed
“C’est un avantage significatif pour économiser du temps et des ressources, en particulier avec autant de matériaux de base comme les plastiques et les réactifs dans une demande aussi élevée et une offre limitée en raison de la pandémie”, explique Kevin Chiem, Ph.D. candidat et membre du laboratoire de Martinez-Sobrido. « À mesure que de nouvelles variantes émergent, nous pouvons facilement adapter le système et rechercher rapidement dans quelle mesure les anticorps agissent contre elles. »
Puissant et précis
Il est important de noter que le groupe a démontré que les virus rapporteurs se comportent de la même manière qu’une version de type sauvage du virus. Ceci est dû au fait qu’ils n’ont supprimé aucun gène viral et qu’ils ont conçu la protéine rapporteur pour se séparer immédiatement de la protéine de la nucléocapside du virus afin qu’elle fonctionne normalement. Leurs recherches montrent que la luminosité de la protéine reporter est bien corrélée avec la charge virale, bien que l’accumulation de protéines puisse se produire sur plusieurs jours, conduisant à un signal légèrement plus fort dans certains cas.
L’avancement repose sur plusieurs techniques puissantes, y compris techniques de génétique inverse pour générer le SARS-CoV-2 recombinant, qui relient des morceaux de code génétique pour produire le virus complet.
Martinez-Sobrido et son équipe ont partagé leur SRAS-CoV-2 recombinant et les matériaux précurseurs non infectieux, appelés plasmides, avec plus de 100 laboratoires dans le monde. Ils peuvent désormais partager les virus rapporteurs avec des laboratoires qualifiés avec un accès au niveau de sécurité du bioconfinement (BSL)-3, ce qui est nécessaire pour travailler avec le SARS-CoV-2, pour aider à lutter contre la pandémie de COVID-19 toujours en cours.
“Nous pensons qu’il est de notre responsabilité de partager ces nouveaux outils et technologies avec d’autres chercheurs du monde entier pour aider à mettre fin à la pandémie le plus rapidement possible”, a déclaré Martinez-Sobrido.
Référence : « Analyse de la dynamique de l’infection par le SRAS-CoV-2 in vivo à l’aide de virus exprimant des reporters » par Chengjin Ye, Kevin Chiem, Jun-Gyu Park, Jesus A. Silvas, Desarey Morales Vasquez, Julien Sourimant, Michelle J. Lin, Alexander L. Greninger, Richard K. Plemper, Jordi B. Torrelles, James J. Kobie, Mark R. Walter, Juan Carlos de la Torre et Luis Martinez-Sobrido, 24 septembre 2021, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2111593118
Les collaborateurs de ces projets incluent Jun-Gyu Park, Jesus A. Silvas, Desarey Morales Vasquez et Jordi B. Torrelles de Texas Biomed ; Julien Sourimant et Richard K. Plemper du Center for Translational Antiviral Research de la Georgia State University ; Michelle J. Lin et Alexander L. Greninger à Université de Washington; James J. Kobie, Mark R. Walter et Michael S. Piepenbrink à l’Université d’Alabama à Birmingham ; et Juan Carlos de la Torre à l’Institut de recherche Scripps.
