Texanische Forscher haben SARS-CoV-2-Viren so modifiziert, dass sie in Zellen und tierischem Gewebe hell leuchten. Dadurch lässt sich die Ausbreitung in Echtzeit verfolgen. Seht hier die Bilder.
„Jetzt können wir verfolgen, wohin sich das Virus in Tiermodellen für COVID-19 bewegt“, sagte Virologe Prof. Luis Martinez-Sobrido, leitender Autor der Studie. „Wenn wir sehen können, wie sich das Virus weiterentwickelt und welche Organe und Zelltypen es speziell angreift, wird das eine große Hilfe für das Verständnis des Virus und die Optimierung von antiviralen Medikamenten und Impfstoffen sein.“ Die Arbeit ist jetzt in der Zeitschrift The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) erschienen.
Um das Reportervirus herzustellen, kombinierte das Team mehrere molekularbiologische Werkzeuge, um die genetische Sequenz für die fluoreszierenden oder biolumineszenten Reporter-Proteine in den genetischen Code des Virus einzufügen. Bei der Replikation und Transkription des Viruscodes wird auch der Code für die leuchtenden Proteine mitgeschrieben.
In einer früheren Studie ersetzte das Team eines der Virusgene durch das Gen für die leuchtenden Proteine, was jedoch zu einem sehr schwachen Signal führte – das Gen wurde nicht ausreichend exprimiert. Um die Helligkeit zu erhöhen, mussten die Forscher herausfinden, wie sie das Virus dazu bringen konnten, größere Mengen der Reporterproteine zu produzieren.
Ihre Lösung: Sie fügten das Reportergen neben dem Gen ein, das für das Nukleokapsidprotein kodiert. „Es ist das am stärksten exprimierte Protein in SARS-CoV-2“, erklärt Molekularbiologe Dr. Chengjin Ye, Mitglied des Labors von Martinez-Sobrido. „Dieses Mal war das Signal so hell, dass es mich fast geblendet hat, als ich durch das Fluoreszenzmikroskop schaute“, sagte er.
Die Reporterproteine funktionieren in Zellen und lebenden Tiermodellen in Kombination mit bildgebenden Systemen, die die Wellenlängen des von den Proteinen ausgesandten Lichts erkennen. Die Möglichkeit, die Viruslast und den Ort des Virus visuell zu beobachten, bietet viele Vorteile gegenüber anderen Methoden. Sie ist viel einfacher und schneller und spart Zeit und Material.
„Anstatt ein großes Team zu benötigen, um 2.000 Verbindungen zu testen, um zu sehen, ob sie gegen das Virus wirken, könnte eine Person dies mit einem Reportervirus in ein paar Stunden tun“, sagte Ye. Außerdem lässt sich das Virus bei ein und demselben Tier während des gesamten Infektions- und Behandlungsverlaufs verfolgen, so dass weniger Tiere benötigt werden, um ähnliche Erkenntnisse zu gewinnen.
Das Team passte die Reporterviren so an, dass sie verschiedene farbige Proteine exprimieren, die an verschiedene SARS-CoV-2-Varianten gebunden sind. Mit diesem Ansatz konnten sie gleichzeitig testen, wie gut ein neutralisierender Antikörper gegen zwei Varianten in einem einzigen Testtube zur gleichen Zeit wirkt.
„Dies ist ein bedeutender Vorteil für die Einsparung von Zeit und Ressourcen, vor allem, da viele grundlegende Materialien wie Kunststoffe und Reagenzien aufgrund der Pandemie so stark nachgefragt und nur begrenzt verfügbar sind“, sagt Kevin Chiem, Doktorand und Mitglied von Martinez-Sobridos Labor. „Wenn neue Varianten auftauchen, können wir das System leicht anpassen und schnell testen, wie gut Antikörper gegen sie wirken.“
Dieser Artikel basiert auf einer Pressemitteilung des Texas Biomedical Research Institute.
Bildquelle: Umberto, unsplash
