近日，来自英国贝尔法斯特女王大学的Connor G. G. Bamford教授在《PLOS Pathogens》上发表评述就新冠病毒“反式互补”系统表达了自己的看法。现翻译全文如下，以飨读者。

在最近发表在《PLOS Pathogens》上的一项研究中[1]，研究人员发现了一种更安全的方法来寻找对抗新冠病毒SARS-CoV-2的抗病毒药物。这项由清华大学丁强领导的团队利用分子病毒学方法，通过“反式互补”创建了一种结构分解的病毒样系统，使得科学家能够在生物安全三级(BSL3)实验室的限制性环境之外操作SARS-CoV-2。利用该研究系统，来自中国6个科研机构的研究人员合作，发现了 5种有效的抗病毒药物，并研究了新型冠状病毒生物学。这篇论文是在COVID-19大流行期间科学领域日益加强的合作的一个代表，而这正是应当积极鼓励的。 
自2019年底以来，新冠病毒已在全球蔓延，造成至少1亿人感染，近300万人死亡，以及无数的患上长期疾病的病人(截至2021年3月)。随之而来的是几十年来从未见过的经济和社会混乱。此外，我们仍处于其阴影中，虽然疫苗看起来很有希望，但未来难以预测。在缺乏高效免疫的情况下，药物干预可以帮助预防疾病恶化甚至死亡。尽管研究人员致力于研究冠状病毒生物学并以此开发靶向抗病毒药物，如瑞德西韦(Remdesivir)等，但是现实是残酷的，因为大多数患者进入医院时已经处于疾病晚期，使得这些药物的临床疗效非常有限。
因此，我们迫切需要找到新的抗新冠病毒药物，以减轻全球卫生保健系统的负担。当然这种对新疗法的探索最好是由世界范围内多样的、专业的科学合作来完成。利用创新型的筛选平台，庞大的已批准和未批准药物的化合物库，最大限度地挖掘有效的和安全的抗病毒药物。然而，由于新冠病毒病原体的性质，具有“完全传染性”的SARS-CoV-2病毒必须在BSL3实验室进行操作，使得药物筛选工作受阻。 
过去50年对分子病毒学的研究让科学家能够更好地控制病毒，从而规避SARS-CoV-2带来的挑战。丁强领导的研究团队正试图克服这一挑战，他们发明了一种新的工具，称为SARS-CoV-2 trVLPs，即具有转录和复制能力的病毒样粒子，用于在BSL3实验室之外筛选SARS-CoV-2抗病毒药物(图1)。该系统可用于研究SARS-CoV-2从进入、复制、转录、翻译到病毒颗粒组装和释放的完整感染周期。该系统的原理是基于N蛋白对病毒复制和包装至关重要，因为它正向调节翻译、复制和组装。构建SARS-CoV-2全长cDNA克隆，删除其N基因，用绿色荧光蛋白GFP报告基因替代来监测病毒感染。在稳转细胞系中“反式”提供N蛋白可包装出N基因缺陷的病毒。由于N基因不能被整合回病毒基因组中，因此感染仅限于单一的一轮，但这足以用于找到抗病毒药物分子。 
图1. 利用病毒反向遗传和“反式互补”系统包装具有单轮复制能力的SARS-CoV-2病毒。
由于SARS-CoV-2的安全性至关重要，为了降低N基因重组进病毒基因组的可能性，研究团队采用了蛋白剪接技术将N有效地拆分为2个独立基因。尽管被认为不太可能，但唯一的风险可能是，这些改造过的病毒与野生型病毒合并感染时可能会发生重组和恢复传染性，或者在巨大的选择压力下，在体外出现N样基因 (在E基因缺失的冠状病毒中已被发现[2])促进恢复多轮感染。 
通过此系统，北京的研究团队在体外鉴定了几种有效的抗病毒药物。此外，通过用不同的N基因重组，研究团队还鉴定了特定病毒N蛋白的功能，例如SARS-CoV-2和MERS-CoV的N不相容，N蛋白特定位置氨基酸在促进感染中的关键作用，以及N和宿主细胞因子之间的蛋白质-蛋白质相互作用，重新发现了以前在动物冠状病毒中确定的一些相互作用[3]。 
反式互补是分子病毒学中研究基础生物学和遗传学的一项重要技术。发表在《PLOS Pathogens》上的此项系统并不是SARS-CoV-2的唯一可用系统。最近，来自美国德克萨斯大学医学分院的史佩勇团队报道了一种类似的系统[4]。与北京丁强团队不同，美国史佩勇团队去掉了2个基因:“ORF3”和“E”，然后以“反式互补”形式提供。史佩勇团队仔细研究了这一系统的安全性，发现这种单轮感染病毒在啮齿动物中是不具有致病性的。过去，Luis Enjuanes实验室也发表过针对其他冠状病毒的类似系统，用于研究MERS-CoV[5]和猪传染性胃肠炎冠状病毒TGEV[6]。此外，作为一种发现科学的奇妙工具，单循环病毒还可以被用于开发更安全的疫苗，比如埃博拉疫苗[7]。 
如果实验系统和方案确实得到了充分的共享，像丁强团队所做出的这样的努力突出了在面临重大社会挑战时科学民主化的必要性和潜力。科学界有很多这样的例子，比如Benhur Lee实验室的SARS-CoV-2假病毒的构建和共享[8]，以及格拉斯哥MRC大学病毒研究中心COVID-19系统的构建[9]。希望这样的努力将提高科学研究的效率，同时不危及研究人员和他们的社区的安全。加强共享可能在COVID-19大流行期间产生影响，但对未来全球事件处理模式可能产生更大的影响，比如“下一个大疫情”或抗生素耐药性等慢危机。为了我们自己的利益，应该尽一切努力鼓励这种行为。
参考文献：
1.Ju X, Zhu Y, Wang Y, Li J, Zhang J, Gong M, et al. A novel cell culture system modeling the SARS-CoV-2 life cycle. PLoS Pathog. 2021;17(3):e1009439.
2.Jimenez-Guardeño JM, Regla-Nava JA, Nieto-Torres JL, DeDiego ML, Castaño-Rodriguez C, Fernandez-Delgado R, et al. Identification of the Mechanisms Causing Reversion to Virulence in an Attenuated SARS-CoV for the Design of a Genetically Stable Vaccine. PLoS Pathog. 2015;11(10):e1005215. 
3.Emmott E, Munday D, Bickerton E, Britton P, Rodgers MA, Whitehouse A, et al. The Cellular Interactome of the Coronavirus Infectious Bronchitis Virus Nucleocapsid Protein and Functional Implications for Virus Biology. J Virol. 2013;87(17):9486–500. 
4.Zhang X, Liu Y, Liu J, Bailey AL, Plante KS, Plante JA, et al. A trans-complementation system for SARS-CoV-2. bioRxiv. 2021.
5.Almazán F, DeDiego ML, Sola I, Zuñiga S, Nieto-Torres JL, Marquez S, et al. Engineering a Replication-Competent, Propagation-Defective Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus as a Vaccine Candidate. MBio. 2013;4(5):e00650–13. 
6.Ortego J, Escors D, Laude H, Enjuanes L. Generation of a Replication-Competent, Propagation-Deficient Virus Vector Based on the Transmissible Gastroenteritis Coronavirus Genome. J Virol. 2002;76(22):11518–29.
7.Halfmann P, Kim JH, Ebihara H, Noda T, Neumann G, Feldmann H, et al. Generation of biologically contained Ebola viruses. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(4):1129–33.
8.Kasopefoluwa Y, Oguntuyo KY, Christian S, Stevens CS, Chuan Tien Hung CT, Satoshi Ikegame S, et al. Quantifying Absolute Neutralization Titers against SARS-CoV-2 by a Standardized Virus Neutralization Assay Allows for Cross-Cohort Comparisons of COVID-19 Sera. MBio. 2021;12(1):e02492–20. 
9.Rihn SJ, Merits A, Bakshi S, Turnbull ML, Wickenhagen A, Alexander AJT, et al. A plasmid DNA-launched SARS-CoV-2 reverse genetics system and coronavirus toolkit for COVID-19 research. PLoS Biol. 2021;19(2):e3001091.
来源：病毒学界
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