2019年起在全球范围内肆虐的新型冠状病毒 (SARS-CoV-2) ，已经造成上亿人感染，至少两百万人死亡。由于新冠病毒具有极高的传播能力和致病性，对新冠病毒的研究必须在生物安全3级 （Biosafety level-3） 及以上的防护条件下进行；这对新冠病毒的临床样品的检测和科学研究都造成了极大的阻碍。而使用表达新冠病毒表面蛋白的重组蛋白系统和假病毒系统并不能完全重现真实新冠病毒颗粒的精确表面结构和病毒对细胞感染的真实过程，其研究结果具有一定的局限性。领域内急需一种安全高效的手段，用于新冠病毒的大规模药物筛选、血清学检测和致病机理研究。
2021年2月23日，美国德克萨斯大学医学分部 （The University of Texas Medical Branch at Galveston，UTMB）史佩勇课题组在Cell上在线发表了题为“A trans-complementation system for SARS-CoV-2 recapitulates authentic viral replication without virulence”的文章。在该研究中，首次使用了一种反向互补系统，生产出一种安全的、只具备单次感染能力的重组SARS-CoV-2病毒颗粒，并使用多种动物模型验证了其安全性；该重组病毒具有真实病毒的全部表面结构并可以重现病毒对细胞感染的全过程；允许医疗和科研人员在更低级别的生物安全防护条件下，高效准确的进行抗新冠病毒的药物筛选、血清学检测、疫苗评估及致病机理研究，为新冠疫情的防控提供了重要的新手段。
史佩勇课题组使用反向互补体系统，先构建了一种缺失了新冠病毒ORF3和Envelope (E)蛋白两个关键基因区域的缺陷重组病毒，这种缺陷重组病毒不具备增殖和传播的能力；随后，研究人员建立了一种能够稳定表达病毒这两种基因的细胞系来拯救这种缺陷重组新冠病毒。该缺陷重组病毒只能在这种特定的稳转细胞系中才能够暂时恢复增殖能力，包装出和真实病毒完全一样的病毒颗粒。该病毒颗粒可以感染正常细胞并完成病毒蛋白翻译和基因组复制；但由于其病毒颗粒中携带的是缺失了关键基因的不完整基因组，无法完成病毒颗粒装配；仅能维持单次感染，无法产生新的子代病毒重新感染其它细胞，这一特性确保了该缺陷重组病毒不会使操作人员致病 （图1） 。多代次体外细胞培养，以及不同的动物模型对该缺陷重组病毒的全面安全评估也证明了其安全性。同时，研究人员在该重组病毒中引入了荧光报告基因，使之可以用于各种高通量的病毒中和能力检测和抗病毒药物筛选，为新冠疫情的防控提供了新的重要研究工具。
美国德克萨斯大学医学分部 （UTMB） 的张櫶文博士和刘洋博士是文章的共同第一作者。美国德克萨斯大学医学分部 （UTMB） 的史佩勇教授和谢旭平博士是文章的共同通讯作者。
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00233-6