Неструктурный белок отвечает за снижение патогенности омикрона

Вариант SARS-CoV-2 омикрон лучше уходит от действия иммунитета. Он также менее вирулентен, чем другие основные варианты вируса, известные на сегодняшний день. Омикрон имеет как минимум пять линий и отличается от предкового изолята SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1 59 аминокислотами. Из них 37 мутаций находятся в S-белке вируса, 25 являются уникальными для омикрона, поэтому ученые считают, что именно этот белок лежит в основе необычного патогенного и антигенного поведения этого варианта.

Чтобы проверить эту гипотезу, команда ученых их США и Германии создала химерный рекомбинантный коронавирус Omi-S. Авторы взяли ген S-белка от варианта омикрон (линия BA.1), а остальные гены — от предкового изолята SARS-CoV-2, содержащего замену D614G. Они сравнили этот вирус с исходным штаммом и циркулирующим в популяции вариантом омикрон.

Модифицированную форму вируса ученые получили с помощью кольцевой полимеразной реакции удлинения (circular polymerase extension reaction, CPER). Они сравнили заразность Omi-S с предковым вирусом, который также был воссоздан с помощью CPER, и изолятом варианта омикрон (USA-lh01/2021). Авторы заражали клетки ACE2/TMPRSS2/Caco-2 и Vero E6 этими тремя вирусами и отслеживали размножение вируса с помощью проточной цитометрии и анализа образования бляшек. Предковый вирус и Omi-S быстро распространялись в клетках ACE2/TMPRSS2/Caco-2 и через 24 часа заражали 89% и 80% из них соответственно. Напротив, омикрон реплицировался медленнее, заразив 48% клеток через 24 часа. Аналогичные результаты были показаны на Vero E6. Анализ бляшек показал, что Omi-S и омикрон продуцировали более низкие уровни инфекционных вирусных частиц по сравнению с предковым вирусом, однако титр Omi-S был выше, чем у омикрона.

Затем ученые сравнили скорость репликации предкового штамма, Omi-S и омикрона в эпителиальных клетках легких — основном сайте репликации вируса у пациентов с COVID-19. Они использовали легочные альвеолярные эпителиальные клетки типа 2 (iAT2), полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Предковый вирус продуцировал самые высокие уровни инфекционных вирусных частиц. Omi-S давал в пять раз более высокий вирусный титр, чем омикрон, через 48 часов после заражения. Титры предкового вируса и Omi-S снижались через 96 часов из-за цитопатического эффекта, которого при заражении вариантом омикрон не наблюдалось. Ученые сделали вывод о том, что мутации в S-белке не полностью объясняют ослабленную репликационную способность омикрона в клеточной культуре.

Поведение всех трех вирусов in vivo подтвердило это наблюдение. Ученые проанализировали исход инфекции Omi-S в сравнении с предковым вариантом и омикроном на мышах линии K18-hACE2. У мышей оценили потерю массы тела и другие показатели (дыхание, внешний вид, реактивность, поведение), а также их выживаемость после инфекции. Предковый вариант и Omi-S вызвали смертность 100% и 80% мышей, однако все животные, инфицированные омикроном, выжили. Далее ученые сравнили распространение и патогенность разных вариантов в легких и носовых раковинах мышей с помощью гистопатологического анализа этих тканей. Репликация омикрона в дыхательных путях мышей была существенно ослаблена по сравнению с Omi-S.

Чтобы найти другие белки, которые имели значение для ослабления патогенности варианта омикрон, ученые создали панель флуоресцентно меченных химерных вирусов, каждый из которых содержал S-белок омикрона в комбинации с каким-либо другим белком этого варианта, при этом остальные белки были заимствованы у предкового варианта. Только одна комбинация — S-белка и nsp6 (Omi-S/nsp6) — показала сильное снижение репликации вируса, и кинетика инфекции повторяла кинетику омикрона в клеточной культуре. Из всех мышей, инфицированных Omi-S/nsp6, выжил 71%, в отличие от 20%-ной выживаемости у инфицированных Omi-S мышей. Таким образом, результаты этой работы показывают, что мутации только в S-белке омикрона лишь частично объясняют его ослабленную патогенность. Ученые впервые показали, что неструктурный белок nsp6 также участвует в проявлении коронавирусом его патогенных свойств.

Критики работы говорят об опасности создания химерных вирусов. По их мнению, в ходе подобной работы можно получить более трансмиссивный или более патогенный вирус. Защитники говорят о том, что в работе получили штамм, который был менее патогенным, чем исходный.

На свойства омикрона влияют не только мутации в S-белке