https://www.nature.com/articles/nm.3985.pdf?origin=ppub

Кластер циркулирующих коронавирусов летучих мышей, напоминающий атипичную пневмонию, показывает потенциал для появления у людей

Появление коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV) и ближневосточного респираторного синдрома (MERS) -CoV подчеркивает угрозу межвидовой передачи, ведущей к вспышкам среди людей. Здесь мы исследуем потенциальную возможность заболевания SARS-подобным вирусом SHC014-CoV, который в настоящее время циркулирует в популяциях китайских подковоносов ¹ . Используя систему обратной генетики SARS-CoV ² , мы создали и охарактеризовали химерный вирус, экспрессирующий спайк коронавируса летучих мышей SHC014 в адаптированном к мышам позвоночнике SARS-CoV. Результаты показывают, что вирусы группы 2b, кодирующие спайк SHC014 в позвоночнике дикого типа, могут эффективно использовать множественные ортологи рецептора SARS человеческого ангиотензинпревращающего фермента II (ACE2), эффективно реплицироваться в первичных клетках дыхательных путей человека и достигать in vitro титров, эквивалентных эпидемическим. штаммы SARS-CoV. Кроме того, эксперименты in vivo демонстрируют репликацию химерного вируса в легких мыши с заметным патогенезом. Оценка имеющихся иммунотерапевтических и профилактических средств на основе SARS показала низкую эффективность; подходы как моноклональных антител, так и вакцины не смогли нейтрализовать и защитить от заражения CoV с использованием нового шипового белка. На основе этих результатов мы синтетическим путем повторно получили инфекционный полноразмерный рекомбинантный вирус SHC014 и продемонстрировали надежную репликацию вируса как in vitro, так и in vivo . Наша работа предполагает потенциальный риск повторного появления SARS-CoV из-за вирусов, циркулирующих в настоящее время в популяциях летучих мышей.

Появление SARS-CoV ознаменовало новую эру в межвидовой передаче тяжелых респираторных заболеваний с глобализацией, которая привела к быстрому распространению по всему миру и огромным экономическим последствиям ^{3 , 4} . С тех пор несколько штаммов, в том числе штаммы гриппа A H5N1, H1N1, H7N9 и MERS-CoV, появились из популяций животных, что привело к значительным заболеваниям, смертности и экономическим трудностям в пораженных регионах ⁵. Хотя меры общественного здравоохранения смогли остановить вспышку SARS-CoV ⁴ , недавние исследования метагеномики выявили последовательности тесно связанных вирусов, подобных SARS, циркулирующих в популяциях китайских летучих мышей, которые могут представлять угрозу в будущем ^{1 , 6} . Однако сами по себе данные о последовательностях дают минимальную информацию для выявления будущих препандемических вирусов и подготовки к ним. Поэтому, чтобы изучить возможность появления (то есть возможность инфицирования людей) циркулирующих CoV летучих мышей, мы создали химерный вирус, кодирующий новый зоонозный шипованный белок CoV — из последовательности RsSHC014-CoV, выделенной из китайских подковообразных летучих мышей ^1. — в контексте адаптированного к мыши позвоночника SARS-CoV. Гибридный вирус позволил нам оценить способность нового белка-шипа вызывать заболевание независимо от других необходимых адаптивных мутаций в его естественной основе. Используя этот подход, мы охарактеризовали инфекцию CoV, опосредованную шиповым белком SHC014 в первичных клетках дыхательных путей человека иin vivo , и протестировали эффективность доступных иммунотерапевтических средств против SHC014-CoV. Вместе эта стратегия переводит метагеномные данные, чтобы помочь предсказать и подготовиться к появлению новых вирусов в будущем.

Последовательности SHC014 и родственного RsWIV1-CoV показывают, что эти CoV являются ближайшими родственниками эпидемических штаммов SARS-CoV ( рис. 1a, b ); однако есть важные различия в 14 остатках, которые связывают человеческий ACE2, рецептор SARS-CoV, включая пять, которые имеют решающее значение для диапазона хозяев: Y442, L472, N479, T487 и Y491 (ссылка 7 ). В WIV1 три из этих остатков отличаются от эпидемического штамма SARS-CoV Urbani, но не ожидалось, что они изменят связывание с ACE2 ( дополнительный рисунок 1a, b и дополнительная таблица 1 ). Этот факт подтверждается как экспериментами по псевдотипированию, в которых измерялась способность лентивирусов, кодирующих белки-шипы WIV1, проникать в клетки, экспрессирующие человеческий ACE2 ( дополнительный рис. 1 ), так и анализами репликации in vitro WIV1-CoV (ссылка 1 ). Напротив, 7 из 14 остатков взаимодействия с ACE2 в SHC014 отличаются от остатков в SARS-CoV, включая все пять остатков, критических для диапазона хозяев ( дополнительный рисунок 1c и дополнительная таблица 1 ). Эти изменения в сочетании с неспособностью псевдотипированных лентивирусов, экспрессирующих спайк SHC014, проникать в клетки ( дополнительный рис. 1d ), позволяют предположить, что спайк SHC014 неспособен связывать человеческий ACE2. Однако сообщалось, что аналогичные изменения в родственных штаммах SARS-CoV позволяют связывать ACE2 ^{7 , 8} , что позволяет предположить, что для проверки требовалось дополнительное функциональное тестирование. Таким образом, мы синтезировали спайк SHC014 в контексте репликационно-компетентного, адаптированного к мышам остова SARS-CoV (далее мы называем химерный CoV как SHC014-MA15), чтобы максимально увеличить возможности для изучения патогенеза и вакцины на мышах ( дополнительный рис. . 2а ).Несмотря на прогнозы экспериментов по моделированию и псевдотипированию на основе структуры, SHC014-MA15 был жизнеспособным и реплицировался с высокими титрами в клетках Vero ( дополнительный рис. 2b ). Подобно SARS, SHC014-MA15 также требовал для входа функциональной молекулы ACE2 и мог использовать ортологи ACE2 человека, циветты и летучей мыши ( дополнительный рис. 2c, d ). Чтобы проверить способность шипа SHC014 опосредовать инфекцию дыхательных путей человека, мы исследовали чувствительность линии клеток эпителиальных дыхательных путей человека Calu-3 2B4 (ссылка 9 ) к инфекции и обнаружили надежную репликацию SHC014-MA15, сравнимую с таковой у человека. SARS-CoV Urbani ( рис. 1c ). Чтобы расширить эти результаты, первичные культуры эпителия дыхательных путей человека (НАЕ) были инфицированы и показали устойчивую репликацию обоих вирусов ( рис. 1d ). В совокупности данные подтверждают способность вирусов с шипом SHC014 инфицировать клетки дыхательных путей человека и подчеркивают потенциальную угрозу межвидовой передачи SHC014-CoV.