連続培養におけるバクテリオファージの進化：ファージエスケープ変異体の出現のための抗ウイルス遺伝子療法をテストするモデルシステム

ウイルス脱出変異体の出現は、通常、非常に望ましくない現象です。この現象は、ウイルス感染症の治療のために抗ウイルス薬アプリケーションで頻繁に観察され、長期治療の成功を損なう可能性があります。ここでは、耐性ウイルス変異体の出現を引き起こす可能性の観点から、特定の抗ウイルスアプローチを評価するための戦略を提案します。モデルシステムとしてのQベータRNAファージを使用することにより、抗ウイルス遺伝子治療の効果、すなわち、組換え大腸菌宿主によって発現するウイルス特異的リプレッサータンパク質が100世代以上にわたって研究されました。並行して実施された13の実験では、12のファージ個体群が耐性になり、1つが絶滅しました。シーケンス分析により、12の生き残ったファージ集団に2つの異なるファージ変異体が現れたことが明らかになりました。両方の脱出変異体について、リプレッサータンパク質に対する親和性を低下させるウイルスゲノムRNAのリプレッサー結合部位にある配列変動は、翻訳抑制に対する耐性を付与しました。この結果は、耐性変異体が現れる可能性の観点から、提案された戦略が抗ウイルスアプローチの評価のために実現可能性の実現可能性を明確に示唆しています。さらに、この戦略は、抗ウイルス薬の影響下でウイルス特異的分子標的を観察するための貴重なツールであることが証明されました。

The emergence of viral escape mutants is usually a highly undesirable phenomenon. This phenomenon is frequently observed in antiviral drug applications for the treatment of viral infections and can undermine long-term therapeutic success. Here, we propose a strategy for evaluating a given antiviral approach in terms of its potential to provoke the appearance of resistant virus mutants. By use of Q beta RNA phage as a model system, the effect of an antiviral gene therapy, i.e., a virus-specific repressor protein expressed by a recombinant Escherichia coli host, was studied over the course of more than 100 generations. In 13 experiments carried out in parallel, 12 phage populations became resistant and 1 became extinct. Sequence analysis revealed that only two distinct phage mutants emerged in the 12 surviving phage populations. For both escape mutants, sequence variations located in the repressor binding site of the viral genomic RNA, which decrease affinity for the repressor protein, conferred resistance to translational repression. The results clearly suggest the feasibility of the proposed strategy for the evaluation of antiviral approaches in terms of their potential to allow resistant mutants to appear. In addition, the strategy proved to be a valuable tool for observing virus-specific molecular targets under the impact of antiviral drugs.