為了研究像SARS-CoV-2這樣具有傳染性的病毒，研究人員需要遵循費力的操作指引，並需要獲得進入高度生物安全的實驗室的權限。為了使這種調查更安全、更快速，並讓全世界更多的團隊能夠使用，病毒學家已經創造了一種特殊的SARS-CoV-2研究用複製體，它們不具有傳染性，但在其他方面與真正的病毒相同。
複製體幾乎模仿了病毒生命周期的每個方面。它們的RNA具有病毒複製和製造自身副本所需的所有信息，但缺乏製造尖峰蛋白的指令，即使病毒能夠進入和感染人體細胞的蛋白質。被引入培養皿中的細胞后，複製出的後代也無法傳播到鄰近細胞。
諾貝爾獎獲得者Charles M. Rice說：”有了這個系統，科學家將能夠研究SARS-CoV-2及其變種，測試針對它的藥物，並評估中和抗體，所有這些都以更快的方式和更低的生物安全環境進行。”該研究發表在《科學》雜誌上。
複製體通常是通過將病毒的RNA基因複製到試管中的DNA片段中來創造的，然後可以用來人工製造RNA。但這種方法對冠狀病毒的RNA並不奏效，因為它特別長。因此研究人員採取了一種不同的方法，使用Volker Thiel小組開發的一個平台，該平台可以在酵母中從較小的片段組裝冠狀病毒基因組。使用這種方法，他們創建了一個冠狀病毒基因組，該基因組缺乏帶有穗狀蛋白指令的RNA片段。
如果病毒是一輛賽車，我們製造了一個沒有車輪的版本。萊斯實驗室的博士后、共同第一作者Joseph Luna說：”它有發動機，以及所有能讓它移動的部件，但它實際上不能去任何地方。”
然而，去除尖峰蛋白會帶來一個問題。目前的許多研究都集中在SARS-CoV-2的這個組成部分上，例如，它是單克隆抗體治療的主要目標。為了使複製子對抗體等療法的研究有用，研究小組在表達複製子的同時單獨表達了穗狀蛋白。其結果是複製子輸送顆粒，即能夠將複製子送入細胞的一次性病毒。這些顆粒能夠以類似於冠狀病毒顆粒的方式進入細胞，但在感染性上恰好限制在一個病毒生命周期內。
科學家們說，他們的複製子可以用來探究病毒如何劫持細胞自身的機器，以及它如何生成自身的新副本。此外，它們可能會使確定人類蛋白質成為可能，沒有這些蛋白質，病毒無法複製。作為一個概念證明，該小組研究了TMEM41B的影響，這是一種人類蛋白質，以前被發現對SARS-CoV-2的複製是必要的。就像真實的冠狀病毒一樣，複製子在缺乏這種蛋白質的細胞中無法複製。
這些複製子還可用於篩選化學庫，以尋找能夠阻斷病毒複製的藥物化合物。在其他實驗中，該團隊將複製子與瑞德西韋孵化，這是一種已知能抑制病毒的抗病毒藥物。”我們發現它對複製體的抑制濃度與它對實際病毒的抑制濃度相同，”共同第一作者、萊斯實驗室的博士后Inna Ricardo Lax說。”這表明複製子系統可以成為SARS-CoV-2測試不同藥物的可靠替代方案”。