Ultrastructural organization and virion production in Vero E6 cell line under infection with the Delta and Omicron SARS-CoV-2 genovariants

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: The emergence of the coronavirus (SARS-CoV-2) caused a pandemic that led to an increase in morbidity and mortality among infected individuals. The SARS-CoV-2 variants circulating during that period, including Delta, were characterized by a broad spectrum of pathological effects at both the tissue and cellular levels. In 2025, the Omicron variant predominates, producing milder forms of respiratory conditions.

Among the key research questions related to SARS-CoV-2, considerable attention has been devoted to its pathogenicity, which is characterized by high virulence and the ability to induce systemic pathological processes.

Transmission electron microscopy is used to visualize virus–cell receptor interactions and to study the destructive impact of the pathogen on host cells. The findings of such studies form the basis for understanding the course and pathogenesis of the disease and contribute to vaccine development.

AIM: The work aimed to investigate SARS-CoV-2 virion reproduction and the trends of cytopathic effects in Vero E6 cell culture infected with Delta and Omicron variants.

METHODS: Ultrastructural analysis was performed on Vero E6 cell cultures infected with the Delta and Omicron SARS-CoV-2 variants. Infected cell cultures were fixed at three time points: 6, 18, and 24 hours after viral inoculation.

RESULTS: Most samples in both groups (Delta and Omicron) retained near-normal morphology 6 hours post-inoculation and exhibited numerous transport vesicles. At 18 hours, Delta and Omicron groups showed similar morphological changes, including vacuolization of the endoplasmic reticulum and Golgi complex. The Omicron group demonstrated altered mitochondrial morphology. Marked destructive changes were observed 24 hours post-inoculation. Both groups displayed cytoplasmic condensation, extensive organelle vacuolization, and numerous vesicles containing viral particles. Analysis of virion reproduction trends revealed an increase in viral particle numbers at 18 hours, followed by a decline in viral virion replication by 24 hours.

CONCLUSION: The study suggests similar mechanisms of cytopathic pattern formation in Vero E6 cells infected with the Delta and Omicron SARS-CoV-2 variants, along with active virion reproduction in cell culture between 6 and 18 hours post-infection.

About the authors

Ekaterina V. Spiridonova

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: spiridonova_ev@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0009-0006-8655-6713
Russian Federation, Koltsovo

Ksenia F. Emtsova

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: emtsova_kf@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0009-0003-5165-5357
Russian Federation, Koltsovo

Vladimir V. Omigov

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: omigov_vv@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-2028-6099
SPIN-code: 8454-9741

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Koltsovo

Oleg S. Taranov

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: taranov@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-6746-8092
Russian Federation, Koltsovo

Anastasia A. Moiseeva

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: chalaya_aa@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0001-7048-2357
Russian Federation, Koltsovo

Elena I. Danilenko

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Author for correspondence.
Email: danilenko_ei@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0009-0007-8106-7037
SPIN-code: 8890-7214
Russian Federation, Koltsovo

References

  1. Bevova MR, Netesov SV, Aulchenko YS. The new coronavirus COVID-19 infection. Mol Gen Microbiol Virol. 2020;35(2):53–60. doi: 10.3103/S0891416820020044 EDN: BIHHLL
  2. Jackson CB, Farzan M, Chen B, Choe H. Mechanisms of SARS-CoV-2 entry into cells. Nat Rev Mol Cell Biol. 2022;23(1):3–20. doi: 10.1038/s41580-021-00418-x EDN: YLKPJS
  3. Singh SP, Pritam M, Pandey B, Yadav TP. Microstructure, pathophysiology, and potential therapeutics of COVID-19: A comprehensive review. J Med Virol. 2021;93(1):275–299. doi: 10.1002/jmv.26254 EDN: AHTWBY
  4. Gong Y, Qin S, Dai L, Tien Z. The glycosylation in SARS-CoV-2 and its receptor ACE2. Signal Transduct Target Ther. 2021;6(1):396. doi: 10.1038/s41392-021-00809-8 EDN: GHVASH
  5. Bourgonje AR, Abdulle AE, Timens W, et al. Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), SARS-CoV-2 and the pathophysiology of coronavirus disease 2019 (COVID-19). J Pathol. 2020;251(3):228–248. doi: 10.1002/path.5471 EDN: QHGXPH
  6. Buchrieser J, Dufloo J, Hubert M, et al. Syncytia formation by SARS-CoV-2-infected cells. EMBO J. 2020;39(23):e106267. doi: 10.15252/embj.2020106267 EDN: DKMWYX
  7. Jiaoyang S, Shaofei C, Guangliang H, et al. Enhancing human ACE2 expression in mouse models to improve COVID-19 research. FEBS Open Bio. 2025;15(2):324–334. doi: 10.1002/2211-5463.13934 EDN: HTYPTK
  8. Han Y, Zhou H, Liu C, et al. SARS-CoV-2 N protein coordinates viral particle assembly through multiple domains. J Virol. 2024;98(11):e0103624. doi: 10.1128/jvi.01036-24 EDN: EEXXMI
  9. Cao YC, Deng QX, Dai SX. Remdesivir for severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 causing COVID-19: An evaluation of the evidence. Travel Med Infect Dis. 2020;35:101647. doi: 10.1016/j.tmaid.2020.101647 EDN: EEXXMI
  10. Saunders N, Monel B, Cayet N, et al. Dynamic label-free analysis of SARS-CoV-2 infection reveals virus-induced subcellular remodeling. Nat Commun. 2024;15(1):4996. doi: 10.1038/s41467-024-49260-7 EDN: OOQBDJ
  11. Eymieux S, Rouillé Y, Terrier O, et al. Ultrastructural modifications induced by SARS-CoV-2 in Vero cells: a kinetic analysis of viral factory formation, viral particle morphogenesis and virion release. Cell Mol Life Sci. 2021;78(7):3565–3576. doi: 10.1007/s00018-020-03745-y EDN: OOQBDJ
  12. Ayari A, Rosa-Calatrava M, Lancel S, et al. Influenza infection rewires energy metabolism and induces browning features in adipose cells and tissues. Commun Biol. 2020;3(1):237. doi: 10.1038/s42003-020-0965-6 EDN: DXDOIA
  13. Singh K, Chen YC, Hassanzadeh S, et al. Network analysis and transcriptome profiling identify autophagic and mitochondrial dysfunctions in SARS-CoV-2 infection. Front Genet. 2021;12:599261. doi: 10.3389/fgene.2021.599261 EDN: MLJXFX
  14. Snijder EJ, Limpens RWAL, de Wilde AH, et al. A unifying structural and functional model of the coronavirus replication organelle: Tracking down RNA synthesis. PLoS Biol. 2020;18(6):e3000715. doi: 10.1371/journal.pbio.3000715 EDN: EENLWN

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

License URL: https://eco-vector.com/for_authors.php#07

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».