《Nature:开发出一种适应小鼠的SARS-CoV-2模型,为测试一系列药物和疫苗奠定基础》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2020-09-01
  • 在一项新的研究中,来自美国北卡罗来纳大学教堂山分校等研究机构的研究人员开发出的一种新的COVID-19小鼠模型重现了这种人类疾病的许多特征,并有助于推动COVID-19候选疫苗进入临床试验。相关研究结果于2020年8月27日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“A mouse-adapted model of SARS-CoV-2 to test COVID-19 countermeasures”。

    人们急需能重现SARS-CoV-2感染的小型动物模型来快速评估医疗对策。这种由病毒学家Ralph Baric实验室开发的小鼠模型已经被用于加速“空间机战行动(Operation Warp Speed)”疫苗的开发,比如Moderna公司开发的COVID-19疫苗。这种小鼠模型有望对抗击COVID-19的抗病毒药物、疫苗和抗体的开发产生积极影响。

    今年1月份,当科学家们开始准备研究这种危险的新疾病时,所有的目光都集中在ACE2上,ACE2是一种位于人体多种类型细胞表面上的蛋白。SARS-CoV-2,也就是导致COVID-19的新型冠状病毒,会结合到ACE2受体上,并利用它进入细胞并开始生长,从而导致感染。

    但是人们发现SARS-CoV-2不能使用病毒受体ACE2的小鼠版本。Baric实验室有构建SARS-CoV和MERS-CoV等其他冠状病毒的小鼠模型的历史,因此他们利用他们的专业知识对SARS-CoV-2进行了改造,使得它使用小鼠ACE2受体。

    他们改变了SARS-CoV-2病毒基因组中的两个氨基酸位置,构建出一种能够感染标准实验室小鼠的小鼠适应病毒(mouse-adapted virus,即一种经突变后能够感染小鼠的SARS-CoV-2病毒)。

    论文共同作者、北卡罗来纳大学教堂山分校研究助理Sarah R. Leist说,它起作用了,“在年轻的小鼠身上产生了轻微的症状,而在年老的小鼠中,我们观察到更严重的疾病,这与人群中已经报道的情况相一致”。

    论文第一作者、北卡罗来纳大学教堂山分校吉林斯全球公共卫生学院研究生研究助理Kenneth H. Dinnon III说,“我们已利用我们的SARS-CoV-2小鼠适应模型来测试一些医疗对策。我们已经与美国国家卫生研究院疫苗研究中心和Moderna公司合作,测试他们的mRNA-1273人类候选疫苗,并表明它能够有效地保护小鼠免受感染。我们还与一些学术团体合作,测试其他的疫苗平台,包括我们自己实验室开发的甲病毒复制子平台。”

    这种小鼠模型正在帮助在另一个治疗途径上取得进展:抗体,其目的是利用身体的能力来靶向和对抗威胁。

    Baric实验室与其他实验室合作,以便确定并测试能够在小鼠体内结合并中和SARS-CoV-2的最佳人类单克隆抗体。

    这项研究中描述的实验发现,在感染SARS-CoV-2之前或之后给小鼠单次注射干扰素λ-1a,可以保护小鼠免受病毒复制和肺功能丧失的影响。

    这种小鼠模型是第一种表明这种治疗在活体中可有效抵抗SARS-CoV-2的模型。这一发现支持了斯坦福大学正在进行的临床试验。

    这样的里程碑是北卡罗来纳大学教堂山分校吉林斯全球公共卫生学院的Baric实验室研究人员的业绩记录的一部分。吉林斯全球公共卫生学院的实验室工作加速推进抗病毒药物瑞德西韦(remdesivir)进入临床试验。如今,瑞德西韦因它能够加快住院的COVID-19患者的康复速度而在全球范围内受到追捧。

    Baric说,“这种新的小鼠模型将提供给其他研究人员,并将使得研究界有一种系统来了解这种病毒是如何引起疾病的,并测试北卡罗莱纳州奥兰治县和世界上正在开发的各种疗法和疫苗。”

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2708-8; https://medicalxpress.com/news/2020-08-mouse-adapted-sars-cov-tool-covid-discoveries.html;http://news.bioon.com/article/6777807.html
相关报告
  • 《JEM:研究开发出SARS-coV-2的小鼠模型》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-08-08
    • 最近发表在《Journal of Experimental Medicine》杂志上的一项研究中,耶鲁大学医学院的研究人员开发了一种新的小鼠模型,用于研究SARS-CoV-2感染和疾病,并加快针对新型冠状病毒的新型疗法和疫苗的测试。这项研究还表明,关键的抗病毒信号蛋白可能会导致很多与COVID-19相关的组织损伤。 小鼠是使用最广泛的实验动物,但是它们不能被SARS-CoV-2感染,因为该病毒无法识别并结合小鼠的ACE2。 SARS-CoV-2可以感染经过基因工程改造以产生人源化ACE2的小鼠。但是,这些动物的实用性很低,并且仅限于单个小鼠品系。 在这项新研究中,由耶鲁大学医学院的Iwasaki教授实验室开发了SARS-CoV-2感染的另一种小鼠模型,其中动物首先被携带人ACE2基因的另一种无害病毒感染。感染这种病毒的小鼠产生人ACE2蛋白,进而小鼠可以感染SARS-CoV-2。 Iwasaki及其同事发现SARS-CoV-2可以在这些小鼠中复制并诱导类似于在COVID-19患者中观察到的炎症反应,在该患者中,多种免疫细胞被激活并募集到肺中。Iwasaki说:“此外,被感染的小鼠还迅速产生针对SARS-CoV-2的中和抗体。” 人体对病毒感染的反应通常取决于I型干扰素,该信号分子可以激活免疫细胞并诱导产生抗病毒蛋白和抗体。但是I型干扰素过多,尤其是在生产延迟时,可能导致过度的炎症和组织损伤。尽管I型干扰素信号转导可抵御相关的冠状病毒MERS-CoV,但它会响应SARS-CoV-1而引起肺部损伤。 目前尚不清楚I型干扰素在COVID-19中的作用。 Iwasaki及其同事发现,与COVID-19患者相似,感染SARS-CoV-2的小鼠激活了大量与I型干扰素信号传导相关的基因。然后,研究人员使用他们的模型系统感染了缺乏I型干扰素途径关键成分的小鼠,发现它们在控制SARS-CoV-2感染方面并不差。但是,这些动物向肺部募集的炎症免疫细胞更少。Iwasaki说:“这些结果表明,I型干扰素并不限制SARS-CoV-2的复制,但它们可能在COVID-19呼吸道炎症中起病理作用。这尤其令人担忧,因为I型干扰素目前正被用作COVID-19的治疗方法。尽早进行IFN治疗对于其提供保护和益处至关重要。” Iwasaki补充说:“我们开发的小鼠模型提供了广泛可用的高度适应性的动物模型,以了解SARS-CoV-2病毒感染,复制,发病机制。该模型提供了重要的平台,用于测试抗COVID-19的预防和治疗策略。”
  • 《EbioMedicine:科学家开发出了一种能有效预防SARS-CoV-2鼻腔内感染的新型疫苗策略》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-01-05
    • 紧急使用的疫苗对COVID-19的治疗有效,但疫苗所诱导的预防作用对于抵御SARS-CoV-2的鼻腔感染的效果仍然不够理想。近日,一篇发表在国际杂志EbioMedicine上题为“Nasal prevention of SARS-CoV-2 infection by intranasal influenza-based boost vaccination in mouse models”的研究报告中,来自中国香港大学等机构的科学家们通过研究进行了一项全面研究识别出了一种预防SARS-CoV-2鼻腔感染的有效疫苗策略。 研究表明,肌肉注射以PD-1为基础的受体结合结构域DNA疫苗(PD1-RBD-DNA)和鼻腔注射以减毒流感疫苗为基础的活疫苗(LAIV-HK68-RBD)的组合性策略或能诱导出最强的粘膜广谱性中和性抗体和肺部常驻记忆CD8 T细胞,这或许就能在两种动物模型中有效预防活的SARS-CoV-2的鼻腔感染挑战。 如今COVID-19的大流行已经在全球引发了超过2.75亿人的感染,而且截止目前已有536万人发生死亡,然而很少有被批准用于应急的疫苗能够诱导出足够的粘膜保护力,来预防SARS-CoV-2的鼻腔感染。尽管当前的疫苗接种大大降低了住院率、疾病严重程度以及死亡人数,但这些疫苗在预防SARS-CoV-2通过呼吸道传播上的效果却很差,这或许就给疾病大流行的控制带来了巨大的挑战;随着SARS-CoV-2突变体的不断出现,包括具有免疫逃逸的奥密克戎变异毒株的迅速传播,目前研究人员迫切需要开发出一种有效的疫苗策略来阻断或减少SARS-CoV-2的鼻腔传播。 在这项研究中,研究者表示,与目前的COVID-19疫苗策略相比,主要由异源型组合策略所诱导的全身和粘膜抗体IgA/IgG和肺部常驻的多功能记忆CD8 T细胞的水平会大幅上升;当两种接种疫苗的小鼠在记忆阶段受到挑战时(即第二次接种的35天后),除了在肺部能产生一致的保护力外,其机体主要是通过异源性的组合方法来实现对鼻甲骨中SARS-CoV-2感染的强大预防功能。新型方案诱导的抗体还能交叉中和多种受关注的大流行突变毒株,包括α、β和德尔塔突变株等;本文研究结果提供了概念性证明,即疫苗所诱导的强大粘膜免疫力或许是预防SARS-CoV-2鼻腔感染的必要条件,这对结束正在进行的COVID-19大流行具有非常重要的意义。 研究者Yuen Kwok-yung教授说道,我们进行的两种疫苗临床开发仍然是消除COVID-19大流行不受控制传播的首要任务,目前我们正在对基于流感的鼻腔喷雾和DNA疫苗进行人类临床试验。对COVID-19疫苗开发的最大挑战就是目前在香港没有疫苗的生产工厂,这或许间接延迟了科学发现向临床应用的转化,如今当研究人员开发出了用于临床试验的奥密克戎靶向性DNA疫苗后他们也面临着同样的挑战。 研究人员认为,使用鼻腔喷雾疫苗能在上呼吸道建立保护是减少SARS-CoV-2感染和传播的关键策略,对于最终控制COVID-19的大流行非常重要;综上,本文研究结果表明,以鼻腔内流感疫苗为基础的增强型疫苗或许能诱导机体粘膜和全身免疫力,从而就能在上呼吸道和下呼吸道有效预防SARS-CoV-2的感染和传播。