Изучение в условиях in vitro биологических свойств штаммов коронавируса SARS-CoV-2, относящихся к различным генетическим вариантам

Цель – изучить особенности репродукции штаммов вируса SARS-CoV-2 различных генетических вариантов на культурах клеток Vero и Vero E6.

Материалы и методы. В работе использовали штаммы вируса SARS-CoV-2, относящиеся к вариантам, вызывающим обеспокоенность (VOC), циркулирующим на территории РФ. Штаммы вируса SARS-CoV-2 депонированы в Государственной коллекции возбудителей вирусных инфекций и риккетсиозов ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора. Эксперименты проводили на культурах клеток Vero и Vero E6. Динамику накопления инфекционного вируса определяли путем титрования образцов культуральной жидкости через 24, 48, 72, 96 часов после инфицирования (MOI – от 1 до 0,00001 ЦПД₅₀/клетку). Образование бляшек изучали на культуре клеток Vero E6 под 0,2 % агаровым покрытием. Анализ изображения и подсчет размеров бляшек проводили в графическом редакторе GIMP (GNU Image Manipulation Program).

Результаты и обсуждение. Описана динамика накопления инфекционного вируса в культуральной жидкости в зависимости от множественности инфицирования для штаммов вируса SARS-CoV-2, относящихся к разным генетическим линиям. Показаны различия морфологии бляшек на монослое культуры клеток Vero E6 под агаровым покрытием. Вирусы SARS-CoV-2, относящиеся к генетическим вариантам альфа и дельта, демонстрируют максимальную репродукцию среди изученных штаммов (инфекционный титр – более 7 lg ТЦД₅₀/100мкл). Вариант омикрон под агаровым покрытием образует самые мелкие бляшки и при низкой множественности инфицирования имеет низкий уровень репродукции. Таким образом, штаммы коронавируса SARS-CoV-2, относящиеся к разным генетическим линиям, имеют существенные отличия в скорости репродукции на культуре клеток Vero и Vero Е6.

1. World Health Organization. WHO Coronavirus (COVID-19) dashboard. (Cited 18 Feb 2022). [Internet]. Available from: https://covid19.who.int.

2. Shiliaev N., Lukash T., Palchevska O., Crossman D.K., Green T.J., Crowley M.R., Frolova E.I., Frolov I. Natural and recombinant SARS-CoV-2 isolates rapidly evolve in vitro to higher infectivity through more efficient binding to heparan sulfate and reduced S1/S2 cleavage. J. Virol. 2021; 95(21):e0135721. DOI: 10.1128/JVI.01357-21.

3. Challen R., Brooks-Pollock E., Read J.M., Dyson L., Tsaneva-Atanasova K., Danon L. Risk of mortality in patients infected with SARS-CoV-2 variant of concern 202012/1: matched cohort study. BMJ. 2021; 372:n579. DOI: 10.1136/bmj.n579.

4. Volz E., Mishra S., Chand M., Barrett J.C., Johnson R., Geidelberg L., Hinsley W.R., Laydon D.J., Dabrera G., O’Toole A., Amato R., Ragonnet-Cronin M., Harrison I., Jackson B., Ariani C.V., Boyd O., Loman N.J., McCrone J.T., Gonçalves S., Jorgensen D., Myers R., Hill V., Jackson D.K., Gaythorpe K., Groves N., Sillitoe J., Kwiatkowski D.P.; COVID-19 Genomics UK (COG-UK) consortium, Flaxman S., Ratmann O., Bhatt S., Hopkins S., Gandy A., Rambaut A., Ferguson N.M. Assessing transmissibility of SARSCoV-2 lineage B.1.1.7 in England. Nature. 2021; 593(7858):266–9. DOI: 10.1038/s41586-021-03470-x.

5. Yadav P.D., Sarkale P., Razdan A., Gupta N., Nyayanit D.A., Sahay R.R., Potdar V., Patil D.Y., Baradkar S., Kumar A., Aggarwal N., Shete A.M., Kaur H., Mohandas S. Isolation and characterization of SARS-CoV-2 Beta variant from UAE travelers. J. Infect. Public Health. 2021; 15(2):182–6. DOI: 10.1016/j.jiph.2021.12.011.

6. Campbell F., Archer B., Laurenson-Schafer H., Jinnai Y., Konings F., Batra N., Pavlin B., Vandemaele K., Van Kerkhove M.D., Jombart T., Morgan O., le Polain de Waroux O. Increased transmissibility and global spread of SARS-CoV-2 variants of concern as at June 2021. Euro Surveill. 2021; 26(24):2100509. DOI: 10.2807/1560-7917.ES.2021.26.24.2100509.

7. Faria N.R., Mellan T.A., Whittaker C., Claro I.M., Candido D.D.S., Mishra S., Crispim M.A.E., Sales F.C.S., Hawryluk I., McCrone J.T., Hulswit R.J.G., Franco L.A.M., Ramundo M.S., de Jesus J.G., Andrade P.S., Coletti T.M., Ferreira G.M., Silva C.A.M., Manuli E.R., Pereira R.H.M., Peixoto P.S., Kraemer M.U.G., Gaburo N. Jr., Camilo C.D.C., Hoeltgebaum H., Souza W.M., Rocha E.C., de Souza L.M., de Pinho M.C., Araujo L.J.T., Malta F.S.V., de Lima A.B., Silva J.D.P., Zauli D.A.G., Ferreira A.C.S., Schnekenberg R.P., Laydon D.J., Walker P.G.T., Schlüter H.M., Dos Santos A.L.P., Vidal M.S., Del Caro V.S., Filho R.M.F., Dos Santos H.M., Aguiar R.S., Proença-Modena J.L., Nelson B., Hay J.A., Monod M., Miscouridou X., Coupland H., Sonabend R., Vollmer M., Gandy A., Prete C.A. Jr., Nascimento V.H., Suchard M.A., Bowden T.A., Pond S.L.K., Wu C.H., Ratmann O., Ferguson N.M., Dye C., Loman N.J., Lemey P., Rambaut A., Fraiji N.A., Carvalho M.D.P.S.S., Pybus O.G., Flaxman S., Bhatt S., Sabino E.C. Genomics and epidemiology of the P.1 SARS-CoV-2 lineage in Manaus, Brazil. Science. 2021; 372(6544):815–21. DOI: 10.1126/science.abh2644.

8. Tegally H., Wilkinson E., Giovanetti M., Iranzadeh A., Fonseca V., Giandhari J., Doolabh D., Pillay S., San E.J., Msomi N., Mlisana K., von Gottberg A., Walaza S., Allam M., Ismail A., Mohale T., Glass A.J., Engelbrecht S., Van Zyl G., Preiser W., Petruccione F., Sigal A., Hardie D., Marais G., Hsiao N.Y., Korsman S., Davies M.A., Tyers L., Mudau I., York D., Maslo C., Goedhals D., Abrahams S., Laguda-Akingba O., Alisoltani-Dehkordi A., Godzik A., Wibmer C.K., Sewell B.T., Lourenço J., Alcantara L.C.J., Kosakovsky Pond S.L., Weaver S., Martin D., Lessells R.J., Bhiman J.N., Williamson C., de Oliveira T. Detection of a SARS-CoV-2 variant of concern in South Africa. Nature. 2021; 592(7854):438–43. DOI: 10.1038/s41586-021-03402-9.

9. Callaway E. Delta coronavirus variant: scientists brace for impact. Nature. 2021; 595(7865):17–8. DOI: 10.1038/d41586-02101696-3.

10. Thakur V., Ratho R.K. OMICRON (B.1.1.529): A new SARS-CoV-2 variant of concern mounting worldwide fear. J. Med. Virol. 2021. DOI: 10.1002/jmv.27541.

11. Cascella M., Rajnik M., Aleem A., Dulebohn S.C., Napoli R.D. Features, Evaluation, and Treatment of Coronavirus (COVID-19). (Cited 05 Jan 2022). [Internet]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK554776.

12. Dudas G., Hong S.L., Potter B.I., Calvignac-Spencer S., Niatou-Singa F.S., Tombolomako T.B., Fuh-Neba T., Vickos U., Ulrich M., Leendertz F.H., Khan K., Huber C., Watts A., Olendraitė I., Snijder J., Wijnant K.N., Bonvin A.M.J.J., Martres P., Behillil S., Ayouba A., Maidadi M.F., Djomsi D.M., Godwe C., Butel C., Šimaitis A., Gabrielaitė M., Katėnaitė M., Norvilas R., Raugaitė L., Koyaweda G.W., Kandou J.K., Jonikas R., Nasvytienė I., Žemeckienė Ž., Gečys D., Tamušauskaitė K., Norkienė M., Vasiliūnaitė E., Žiogienė D., Timinskas A., Šukys M., Šarauskas M., Alzbutas G., Aziza A.A., Lusamaki E.K., Cigolo J.M., Mawete F.M., Lofiko E.L., Kingebeni P.M., Tamfum J.M., Belizaire M.R.D., Essomba R.G., Assoumou M.C.O., Mboringong A.B., Dieng A.B., Juozapaitė D., Hosch S., Obama J., Ayekaba M.O., Naumovas D., Pautienius A., Rafaï C.D., Vitkauskienė A., Ugenskienė R., Gedvilaitė A., Čereškevičius D., Lesauskaitė V., Žemaitis L., Griškevičius L., Baele G. Emergence and spread of SARS-CoV-2 lineage B.1.620 with variant of concernlike mutations and deletions. Nat. Commun. 2021; 12(1):5769. DOI: 10.1038/s41467-021-26055-8.

13. Leist S.R., Schäfer A., Martinez D.R. Cell and animal models of SARS-CoV-2 pathogenesis and immunity. Dis. Model. Mech. 2020; 13(9):dmm046581. DOI: 10.1242/dmm.046581.

14. Stelzer-Braid S., Walker G.J., Aggarwal A., Isaacs S.R., Yeang M., Naing Z., Ospina Stella A., Turville S.G., Rawlinson W.D. Virus isolation of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) for diagnostic and research purposes. Pathology. 2020; 52(7):760–3. DOI: 10.1016/j.pathol.2020.09.012.

15. Reed L.J., Muench H. A simple method of estimating fifty per cent endpoints. Am. J. Hyg. 1938; 27(3):493–7. DOI: 10.1093/oxfordjournals.aje.a118408.

16. Twohig K.A., Nyberg T., Zaidi A., Thelwall S., Sinnathamby M.A., Aliabadi S., Seaman S.R., Harris R.J., Hope R., Lopez-Bernal J., Gallagher E., Charlett A., De Angelis D., Presanis A.M., Dabrera G., COVID-19 Genomics UK (COG-UK) Consortium. Hospital admission and emergency care attendance risk for SARS-CoV-2 delta (B.1.617.2) compared with alpha (B.1.1.7) variants of concern: a cohort study. Lancet Infect. Dis. 2022; 22(1):35–42. DOI: 10.1016/S1473-3099(21)00475-8.

17. Bartolini D., Stabile A.M., Bastianelli S., Giustarini D., Pierucci S., Busti C., Vacca C., Gidari A., Francisci D., Castronari R., Mencacci A., Di Cristina M., Focaia R., Sabbatini S., Rende M., Gioiello A., Cruciani G., Rossi R., Galli F. SARS-CoV-2 infection impairs the metabolism and redox function of cellular glutathione. Redox Biol. 2021; 45:102041. DOI: 10.1016/j.redox.2021.102041.

18. Kumar S., Thambiraja T.S., Karuppanan K., Subramaniam G. Omicron and Delta variant of SARS-CoV-2: A comparative computational study of spike protein. J. Med. Virol. 2021; 94(4):1641–9. DOI: 10.1002/jmv.27526.

19. Davies N.G., Abbott S., Barnard R.C., Jarvis C.I., Kucharski A.J., Munday J.D., Pearson C.A.B., Russell T.W., Tully D.C., Washburne A.D., Wenseleers T., Gimma A., Waites W., Wong K.L.M., van Zandvoort K., Silverman J.D., CMMID COVID-19 Working Group, COVID-19 Genomics UK (COG-UK) Consortium, Diaz-Ordaz K., Keogh R., Eggo R.M., Funk S., Jit M., Atkins K.E., Edmunds W.J. Estimated transmissibility and impact of SARS-CoV-2 lineage B.1.1.7 in England. Science. 2021; 372(6538):eabg3055. DOI: 10.1126/science.abg3055.

20. Altmann D.M., Boyton R.J., Beale R. Immunity to SARSCoV-2 variants of concern. Science. 2021; 371(6534):1103–4. DOI: 10.1126/science.abg7404. PMID: 33707254.

21. Ferrareze P.A.G., Franceschi V.B., Mayer A.M., Caldana G.D., Zimerman R.A., Thompson C.E. E484K as an innovative phylogenetic event for viral evolution: Genomic analysis of the E484K spike mutation in SARS-CoV-2 lineages from Brazil. Infect. Genet. Evol. 2021; 93:104941. DOI: 10.1016/j.meegid.2021.104941.